Matematika · Střední škola · kapitola 1

Množiny, logika a čísla

Matematika stojí na přesném jazyce. Výroková logika říká, jak správně usuzovat, teorie množin dává společný základ všem pojmům. Bez nich by nebylo možné nic dokázat – a důkaz je v matematice to nejdůležitější.

1Výroky a logické spojky

Výrok je tvrzení, o kterém má smysl říci, zda je pravdivé, nebo nepravdivé („7 je prvočíslo“). Otázka nebo rozkaz výrokem nejsou.

AB¬AA ∧ BA ∨ BA ⇒ BA ⇔ B
1101111
1000100
0110110
0010011

¬ negace, ∧ konjunkce (a zároveň), ∨ disjunkce (nebo – nevylučovací), ⇒ implikace (jestliže…, pak…), ⇔ ekvivalence (právě tehdy, když). Implikace je nepravdivá jen tehdy, když z pravdivého předpokladu plyne nepravdivý závěr.

2Důkazy

3Množiny

Množina je soubor prvků; zapisujeme výčtem {1, 2, 3} nebo charakteristickou vlastností {x ∈ ℝ; x > 0}. Prázdná množina ∅.

Příklad

Ve třídě 30 žáků hraje 18 fotbal, 12 volejbal a 5 oba sporty. Kolik nehraje žádný? |F ∪ V| = 18 + 12 − 5 = 25 → nehraje 5 žáků.

4Číselné obory a absolutní hodnota

ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ ⊂ ℂ

Racionální čísla mají konečný nebo periodický rozvoj (0,36 = 36/99 = 4/11). Iracionální čísla (√2, π, e) tvoří spolu s racionálními reálná čísla.

Absolutní hodnota: |x| = x pro x ≥ 0, |x| = −x pro x < 0; geometricky vzdálenost od nuly, |a − b| vzdálenost čísel na ose. Rovnici |x − 3| = 5 vyhovují x = 8 a x = −2.

Mocniny s racionálním exponentem: am/n = ⁿ√(am) pro a > 0; např. 82/3 = 4, 16−1/2 = 1/4. Usměrňování zlomků: 1/√2 = √2/2.

5Komplexní čísla

Rovnice x2 = −1 nemá v ℝ řešení. Zavádíme imaginární jednotku i, i2 = −1. Komplexní číslo z = a + bi (a – reálná část, b – imaginární část) zobrazujeme v Gaussově rovině.

V komplexních číslech má každá kvadratická rovnice dva kořeny: x2 + 4 = 0 → x = ±2i. Eulerova rovnost eiπ + 1 = 0 spojuje pět nejdůležitějších čísel matematiky.

6Kvíz – procvič si kapitolu