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Produto Cartesiano, disciplina de Teoria de Números, curso de Matemática
Tipologia: Resumos
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Definição: Produto cartesiano (Conjunto produto) de dois conjuntos não vazios A e B
Produto cartesiano (Conjunto produto) de dois conjuntos não vazios A e B é o conjunto de todos os pares ordenados em que a 1 ª componente é um elemento do conjunto A e a 2 ª componente é um elemento de B. Simbolicamente: Pela definição A B ( a , b ) : a A b B Leitura: A B lê-se produto cartesiano do conjunto A pelo conjunto B ou simplesmenteproduto cartesiano A por B Exemplo 1: Sejam A a , b , c e B d , e dois conjuntos. Para encontrar o produto cartesiano, considera-se cada elemento do primeiro conjunto A a , b , c e forma-se todos os pares ordenados com os elementos do conjunto
e obtém-se os pares ( a , d ) e ( a , e ).
e obtém-se os pares ( b , d ) e ( b , e ).
e obtém-se os pares ( c , d ) e ( c , e ).
que a 1 ª componente é um elemento do conjunto A e a 2 ª componente é um elemento de
Definição: Produto cartesiano (Conjunto produto) de três conjuntos não vazios A ,B e C Sejam A, B e C três conjuntos não vazios. Produto cartesiano (Conjunto produto) de três conjuntos não vazios A ,B e C é o conjunto de todos os ternos ou triplas ordenadas em que a 1 ª componente é um elemento do conjunto A, a 2 ª componente é um elemento de B e a 3 ª componente é um elemento do conjunto de C. Simbolicamente: Leitura: Lê-se produto cartesiano A por B por C Pela definição A B C ( a , b , c ) : a A b B c C
1 Definição: Produto cartesiano (Conjunto produto) de n conjuntos não vazios Sejam A 1 , A 2 ,A 3 ,...,An-1,An , n conjuntos não vazios com ( n 2 ). Produto cartesiano (Conjunto produto) de n conjuntos não vazios A 1 , A 2 ,A 3 ,...,An- 1 e An é o conjunto de todas n-uplas ordenadas em que a 1 ª componente é um elemento do conjunto A 1 , a 2 ª componente é um elemento do conjunto A 2 , …, a n a
Leitura: Cardinal do conjunto A é igual a m Definição: Cardinal do produto cartesiano A B Sejam A e B dois conjuntos não vazios. O cardinal do produto cartesiano A B é o número de elementos que o conjunto A B tem. Se os conjuntos forem finitos, o cardinal do produto cartesiano A B é um número finito e pode ser calculado multiplicando o cardinal de A pelo cardinal de B. Se os conjuntos A e B forem infinitos, o conjunto A B também é infinito. Sejam m e n os cardinais dos conjuntos finitos A e B respectivamente, isto é # A m e
O cardinal de A B é m n Simbolicamente: #( A B ) # A # B m n Leitura: #( A B ) # A # B lê-se cardinal de A por B é igual a cardinal de A vezes cardinal de B é igual a m vezez n.
1 Exemplo 3: Sejam A a , b , c e B d , e dois conjuntos. O produto cartesiano
O cardinal de A B é 6 porque A B tem seis elementos. O cardinal de A B pode ser calculado multiplicando o cardinal de A pelo cardinal de B. Sendo Cardinal de A igual à 3 ( # A 3 ) e cardinal de B igual à 2 ( # B 2 ) então #( A B ) # A # B 3 2 6 Exemplo 4:
cartesiano A B C ( a , d , f ), ( a , d , g ), ( a , e , f )( a , e , g ), ( b , d , f ), ( b , d , g ), ( b , e , f ), ( b , e , g ), ( c , d , f ), ( c , d , g ), ( c , e , f ), ( c , e , g ) O cardinal de A B C é 12 porque A B C tem doze elementos. O cardinal de A B C pode ser calculado multiplicando os cardinais de A, B e C. Sendo Cardinal de A igual à 3 ( # A 3 ), cardinal de B igual à 2 ( # B 2 ) e cardinal de C igual à 2 ( # C 2 ) então #( A B C ) # A # B # C 3 2 2 12 POTÊNCIA CARTESIANA Potência cartesiana é um caso particular do producto cartesiano. È um produto cartesiano do mesmo conjunto, isto é, é o caso em que A A 2 A 3 ... An 1 An A. Definição: Potência cartesiana Por definição A^1 A Potência cartesiana An^ com ( n 2 ) é o produto cartesiano de um conjunto por si próprio n vezes.
Leitura: A^2 lê-se A dois e não A ao quadrado
Leitura: A^3 lê-se A três Em geral
Leitura: An^ lê-se A ene
Observando o conjunto A B , os pares ordenados em que o primeiro elemento é múltiplo do segundo elemento são 2 , 1 , 2 ,2 , 4 , 1 , 4 ,2 , 6 , 1 , 6 ,2 , 6 , 3 , 8 , 1 , 8 ,2. Logo a correspondência G representada por extensão é G 2 , 1 , 2 ,2 , 4 , 1 , 4 ,2 , 6 , 1 , 6 ,2 , 6 , 3 , 8 , 1 , 8 , A mesma correspondência G pode ser expressa do seguinte modo G ( a , b ) A B : b é divisor de a Exemplo 8: Para A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , seja H ( a , b ) A B : a b Isto é o primeiro elemento é menor ou igual ao segundo elemento. Por extensão H 2 ,2 , 2 , 3 Exemplo 9: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( x , y ) A B : y x 2 O princípio ou a condição desta correspondência é que y x 2 ou seja o y B é calculado atraves da diferença x 2.
Exemplo 10: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( x , y ) A B x : y N O princípio ou a condição desta correspondência é que x : y N ou seja que o resultado da divisão de x por y seja um número natural.
Exemplo 11: Considere a seguinte correspondência em A 1 , 2 , 3 , 4 , 5 :
( x , y ) F " x y é múltiplo de 3 " ou seja
Simbolicamente F ( x , y ) A B : 3 x y Aqui trata-se de uma correspondência num mesmo conjunto A. Portanto a correspondência F A A ou F A^2 Os pares que pertencem a correspondência são aqueles cuja diferença x y é múltiplo de 3 ou que 3 é divisor da diferença x y. Calcula-se a diferença e se verifica se a diferença x y for múltiplo de 3 o par ( x , y ) A B pertence a correspondência, caso não o par não pertence a correspondência. F ( 1 , 1 ),( 1 , 4 ),( 2 , 2 ),( 2 , 5 ),( 3 , 3 ),( 4 , 4 ),( 4 , 1 ),( 5 , 5 ),( 5 , 2 ) Definição: Objecto e imagem de um numa correspondência Seja F uma correspondência de A em B e ( a , b ) F , então a chama-se objecto de b na correspondência F e b chama-se imagem de a na correspondência F. (Diz-se que F faz corresponder ao elemento a , o elemento b ) Se a correspondência é de A em B ou seja o conjunto de partida é A e o conjunto de chegada é B, os objectos pertencem ao conjunto de partida A e as imagens ao conjunto de chegada B. Representação: ( a , b ) F ou aFb ou F ( a ) b As representações mais frequentes são ( a , b ) F e F ( a ) b , mas qualquer uma das representações pode ser usada. Leitura: ( a , b ) F ou aFb ou F ( a ) b lê-se:
Por analogia se obtem I (^) F ( 4 ) y B : F ( 4 ) y 5 quer dizer o 4 tem como imagem o 5 na correspondência F, logo o conjunto das imagens do 4 é formado pelo elemento 5
F, logo o conjunto das imagens do 6 é formado pelo elemento 7
poratnto o conjunto das imagens de 8 é vazio Conjunto das imagens de um subconjunto A '^ de A Aqui trata-se do conjunto das imagens de um subconjunto A '^ de A na correspondência e não de todos elementos de A na correspondência Definição: Conjunto das imagens de um subconjunto A '^ de A Seja F : A B uma correspondência. Se A '^ é um subconjunto de A , então F A '^ denota o conjunto das imagens dos elementos de A '^. Também se pode usar o símbolo I (^) F ( A '^ ) pois o I clarifica melhor que se trata de imagem. Simbolicamente:
F ( A '^ ) y B : F ( x ) y , x A '^ ou simplesmente F A '^ F ( x ) : x A ' Leitura:
F ( A '^ ) y B : F ( x ) y , x A '^ lê-se: F de A linha é o conjunto de todos os y que pertencem a B tal que F(x) igual a y com x que pertence a A linha. Exemplo 14: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 2 , 5 ),( 2 , 4 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
F A '^ é o conjunto de todas imagens dos elementos 2 e 6 na correspondência F.
Conjunto dos objectos de um elemento y B Dissemos que F ( x ) y significa que
Numa correspondência um elemento y B pode ter mais do que um objecto. Definição: Conjunto dos objectos de um elemento y B O conjunto dos objectos ( x A ) de um elemento ( y B ) na correspondência F é o conjunto de todos os objectos que y B possui na correspondência F. Representação: O conjunto dos objectos de y representa-se por OF ( y ) Simbolicamente:
Exemplo 15: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 2 , 5 ),( 2 , 4 ),( 4 , 5 ),( 6 , 4 ),( 6 ,7)
correspondência F, portanto 1 não tem objecto, o conjunto dos objectos de 1 é vazio
na correspondência F, portanto 2 não tem objecto, o conjunto dos objectos de 2 é vazio
conjunto dos objectos de 3 é formado pelo elemento 2
conjunto dos objectos de 4 é formado por dois elementos 2 e 6.
correspondência F, o conjunto dos objectos de 5 é formado pelos elemento 2 e 4.
na correspondência F, portanto 6 não tem objecto, o conjunto dos objectos de 6 é vazio
conjunto dos objectos de 7 é formado pelo elemento 6 Conjunto dos objectos de um subconjunto B '^ de B Aqui trata-se do conjunto dos objectos de um subconjunto B '^ de B na correspondência e não de todos elementos de B na correspondência. Definição: Conjunto dos objectos de um subconjunto B '^ de B Seja F : A B uma correspondência. Se B '^ é um subconjunto de B , então F ^1 B '^ denota o conjunto dos objectos de A cujas imagens estão em B '^.
F F
existe pelo menos um y que pertence a B tal que F de x é igual a y. Exemplo 17: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 2 , 5 ),( 2 , 4 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
Os elementos do conjunto A que têm imagem na correspondência F são 2 ,4,6, então
Definição: Contra - domínio da correspondência F - CD ( F ) ou D '^ ( F )
correspondência F Quer dizer o contra-domínio de uma correspondência são elementos do conjunto de chegada que são imagems de algum elemento na correspondência F ou seja são elementos do conjunto de chegada que têm objecto na correspondência F O contra-domínio é um subconjunto de B, isto é CD B ou D '^ B. Simbolicamente:
Exemplo 18: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 2 , 5 ),( 2 , 4 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
Os elementos do conjunto B que têm objecto na correspondência F são 3, 4 ,5,7 então
Definição: Correspondência de A sobre B Uma correspondência F de A em B em que CD ( F ) B , é chamada correspondência de A sobre B. Em linguagem mais comum uma correspondência de A sobre B é uma correspondência em que o contradomínio coincide com o conjunto de chegada. Definição: Igualdade de correspondências As correspondências F e G de A em B são iguais se e somente se tiverem os mesmos pares ordenados como elementos
Simbolicamente: F G x A , y B ( x , y ) F ( x , y ) G Leitura: F G x A , y B ( x , y ) F ( x , y ) G lê-se a correspondência F é igual a correspondência G, se e somente se, para qualquer x que pertence a A e y que pertence a B, o par x y pertence a F,se e somente se, pertence a G. Definição: Correspondência inversa - F
- Seja F uma correspondência de A em B. A correspondência inversa F-^1 de F é o conjunto de todos os pares ordenados ( y , x ) B A para os quais ( x , y ) F Simbolicamente:
F ^1 significa correspondência inversa de F. Leitura: F ^1 lê-se F a menos um Exemplo 19: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
Exemplo 20: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 2 , 5 ),( 2 , 4 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
Exemplo 21: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( x , y ) A B : y x 2
No lugar de ( x , y ) F pode-se escrever o principio que define x e y em F , ou seja
Também se pode trocar as letras de modo a representar os pares de F ^1 por ( x , y ) , então no lugar de x se coloca y e no lugar de y se coloca x.
Repare que agora o x B e o y A O princípio ou a condição desta correspondência é que y x 2 ou seja o y A é calculado através da soma x 2 onde o x B.
b) Diagrama de Venn Quando os conjuntos são finitos com poucos elementos pode-se respresentar uma correspondência por meio de um diagrama de Venn. Representa-se os conjuntos A e B por meio de um diagrama de Venn e o par ( x , y ) F é indicado por uma flecha com origem em x e extremidade em y Exemplo 23: Sejam A 2 , 4 ,6, 8 e B 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e F ( 2 , 3 ),( 4 , 5 ),( 6 , 7 )
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EXERCÍCIOS
c) Para cada uma das correspondências encontre I (^) F ( x ) e OF ( y ) d) Para cada uma das correspondências encontre o domínio e o contra-domínio e) Para cada uma das correspondências encontre a correspondência F ^1 f) Para cada uma das correspondências F ^1 encontre I (^) F 1 ( x ) e OF 1 ( y )
Seja F ={(x, y) A B : y = x + 1 } a) Justifique que F é uma correspondência de A em B b) Apresente alguns elementos da correspondência de três formas c) Apresente a correspondência por extensão d) Apresente o domínio e contra-domínio da correspondência e) Apresente a correspondência inversa f) Encontre: F( 2 ) F( 6 ) F( 0 ) F 0 , 6 OF ( 9 ) OF ( 1 ) OF ( 3 , 9 ) F-^1 ( 8 ) F-^1 (A)
Seja F = {(x, y) A B : x y } a) Justifique que F é uma correspondência de A em B b) Apresente alguns elementos da correspondência de três formas c) Apresente o domínio e contra-domínio da correspondência d) Apresente a correspondência inversa e) Encontre: F( 0 ) F( 4 ) OF ( 5 ) OF ( 1 ) OF ( 0 ) OF 5 , 9
Seja F ={(x, y) A B : y = 2 x }. Não considerando o conjunto vazio: a) Justifique se F é ou não uma correspondência de A em B b) Justifique se F é ou não uma correspondência de B em A c) Em caso afirmativo, apresente as correspondências por extensão
uma correspondência em A. a) Quais são os elementos de A? b) Qual o domínio e contra-domínio de F? c) Quais os elementos de D e D’ de F