Gemischte Aufgaben zur Mengenlehre

Hier findest du gemischte Aufgaben zur Mengenlehre. Du übst unter anderem, wie du die Mächtigkeit von Mengen bestimmst und lernst Teilmengen kennen.

1
Gegeben sind die Mengen:
$A = {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}$
$B = {x | mit x \in Primzahlen}$
$C = {x | mit x \in Zahlen, die durch 3 teilbar sind}$
$D = {2 \cdot k | mit k \in ℕ}$
$E = {" 1 "; " 2 "; " 3 "}$
$F = {1; 3; 5; \dots; 99}$
$G = {2; 5; 67; 23; 87; 12; 35; 3; 54; 12; 6}$
$H = {" 1 "; 2; 10 \cdot k | mit k \in ℤ}$
$I = {6 \cdot k | mit k = {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7}}$
Bestimme die Mächtigkeit folgender Mengen.
$A \cap B; B \cap C; C \cap D; D \cap F$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Mächtigkeit
$| A \cap B | = | {2; 3; 5; 7} | = 4$
$1$ ist keine Primzahl.
$| B \cap C | = | {3} | = 1$
Die $3$ ist gleichzeitig eine Primzahl und durch $3$ teilbar. Alle anderen Zahlen, die durch $3$ teilbar sind, können keine Primzahlen mehr sein, da diese nicht teilbar sind.
$| C \cap D | = | {$ Zahlen, die durch $6$ teilbar sind $} | = \infty$
$C$ enthält alle Zahlen, die durch $3$ teilbar sind und $D$ alle positiven Zahlen, die gerade, also durch $2$ teilbar sind.
Die Schnittmenge enthält also alle Zahlen, die durch $2$ und $3$ , also $6$ teilbar sind.
Davon gibt es unendlich viele.
$| D \cap F | = | ⌀ | = 0$
$D$ enthält alle positiven geraden Zahlen, $F$ alle ungeraden Zahlen bis $100$ .
Die Schnittmenge ist leer.

$A \cup F; A \times F; C \cap F; B \cap F$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Mächtigkeit
$| A \cup F | = | A | + | F | - | A \cap F |$ $= 10 + 50 - 5 = 55$
Bestimmt man die Mächtigkeit einer Vereinigung, so werden die Elemente in der Schnittmenge mehrmals gezählt. Man muss die Mächtigkeit der Schnittmenge(n) deshalb noch subtrahieren.
$| A \times F | = | A | \cdot | F | = 10 \cdot 50 = 500$
Die Anzahl aller Tupel $(x, y) mit x \in A und y \in F$ .
$| C \cap F | = | {3; 9; 15; 21; \dots; 99} | = 17$
Gesucht ist die Anzahl der ungeraden Vielfachen von $3$ im Bereich $3$ bis $99$ .
3 hat dort $99 : 3 = 33$ Vielfache. Jeder zweite ist gerade. Da mit $3$ und $99$ die beiden Äußeren ungerade sind, ist die Lösung die aufgerundete Hälfte von $\frac{33}{2}$ , also $17$ .
$\begin{array}{l} | B \cap F | = \\ = | {3; 5; 7; 11; 13; 17; 19; 23; 29; 31; 37; 41; 43; 47; 53; 59; 61; 67; 71; 73; 79; 83; 89; 97} | \\ = 24 \end{array}$
Hier hilft nur zählen.

$A \cap G; A \cup G; A ∖ G; G ∖ A$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Mächtigkeit
$| A \cap G | = | {2; 5; 3; 6} | = 4$
$| A \cup G | = | A | + | G | - | A \cap G | = 10 + 10 - 4 = 16$
$G$ enthält ein Element doppelt, deswegen hat $G$ nur Mächtigkeit $10$ .
$| A ∖ G | = | A | - | A \cap G |$ $= 10 - 4 = 6$
$| G ∖ A | = | G | - | A \cap G |$ $= 10 - 4 = 6$
Man kann erkennen, dass $| A \cup G | = | A ∖ G | + | G ∖ A | + | A \cap G |$ gilt, was logisch klingt, denn wenn man zuerst alle Elemente zählt, die nur in $A$ vorkommen, dann alle, die nur in $G$ vorkommen und dann noch alle Elemente zählt, die in beiden Mengen vorkommen erhält man alle Elemente.

$A \cap H; E \cap H; A \cap E; (A \cup E) \cap H$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Mächtigkeit
$| A \cap H | = | {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}$ $\cap {" 1 "; 2; 10 \cdot k mit k \in ℤ} |$ $= | {2; 10} | = 2$
Das Element $" 1 "$ ist nicht gleich mit dem Element $1$ , weswegen keines der beiden in beiden Mengen enthalten ist.
Für $k = 1$ liegt $10$ in $H$ und deswegen auch in der Schnittmenge.
$| E \cap H | = | {" 1 "} | = 1$
Nur das Element $" 1 "$ liegt in beiden Mengen. Deshalb enthält der Schnitt nur ein Element.
$| A \cap E | = 0$
$A$ enthält Zahlen, $E$ nur die Elemente $" 1 "$ , $" 2 "$ , $" 3 "$ , die keine Zahlen sind. Die Schnittmenge ist leer.
$| (A \cup E) \cap H | = | (A \cap H) \cup (E \cap H) | = | A \cap H | + | E \cap H | = 3$
Der Schnitt von $A$ und $E$ ist leer, deswegen kann man die Mächtigkeit der Vereinigung auseinanderziehen.
Die beiden einzelnen Werte wurden schon bestimmt.

$A \cup I; C \cap I; G \cap I; A \cup F \cup G; H \cap I$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Mächtigkeit
$| A \cup I | = | {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 18; 24; 30; 36; 42} | = 16$
Alle Elemente aus $A$ und die restlichen aus $I$ .
$| C \cap I | = | I | = 7$
Alle Elemente von $I$ sind in $C$ enthalten, also ist die Schnittmenge wieder $I$ .
$| G \cap I | = | {6; 12} | = 2$
$54$ ist zwar auch durch $6$ teilbar, aber nicht in $I$ enthalten.
$| A \cup F \cup G |$ $= | A | + | F | + | G | - | A \cap F | - | A \cap G | - | F \cap G | + | A \cap F \cap G |$ $= 10 + 50 + 10 - 5 - 4 - 6 + 2 = 57$
Zuerst addiert man die Anzahl der Elemente der einzelnen Mengen.
Dann subtrahiert man alle Elemente, die man mehrmals gezählt hat, also die Elemente in den Schnittmengen zweier Mengen.
Dann addiert man wieder die Elemente, die man zu oft subtrahiert hat. Die Elemente in der Schnittmenge aller Mengen wurden nämlich bisher $3$ mal addiert ( $A$ , $F$ , $G$ ) und $3$ mal subtrahiert ( $A \cap F, A \cap G, F \cap G$ )
$| H \cap I | = | {30} | = 1$
In $I$ sind Vielfache von $6$ enthalten, und zwar $1 \cdot 6$ , $2 \cdot 6$ , …, $7 \cdot 6$ . Die Menge kann also auch als $I = {6; 12; 18; 24; 30; 36; 42}$ geschrieben werden.
$" 1 "$ und $2$ liegen nicht in $I$ . Dass ein Vielfaches von 6 gleich einem Vielfachen von 10 ist, gilt in $I$ nur bei $30$ . Somit haben $H$ und $I$ nur das gemeinsame Element $30$ .
2
Gegeben sind die fünf Mengen: $\begin{array}{l} A = {3,5,7,12,14,17,19,23}, \\ B = {3,5,17}, \\ C = {12,14,17,24}, \\ D = {5,7,19}, \\ E = {7,12,19} \end{array}$ .
Beurteile die folgenden Aussagen: a) $B \subset A$ b) $C \subseteq A$ c) $E \subset A$ d) $B \subset C$ e) $E \subset C$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Teilmengen
Teilaufgabe a)
Diese Aussage ist wahr, da alle Elemente von B auch in A enthalten sind.
Teilaufgabe b )
Diese Aussage ist falsch, da C die Zahl 24 enthält, die Menge A enthält diese aber nicht. Außerdem sind die beiden Mengen nicht gleichmächtig, deswegen ist eine unechte Teilmenge auch nicht möglich.
Teilaufgabe c)
Diese Aussage ist wahr, da alle Elemente von E auch in A enthalten sind.
Teilaufgabe d)
Diese Aussage ist falsch, da B und C nur die 17 als gemeinsames Element haben.
Teilaufgabe e)
Diese Aussage ist falsch, da die beiden Mengen nur die Zahl 12 als gemeinsames Element haben.
3
Gegeben sind die Mengen
$A = {1; 2; 3; 4; 5}$
$B = [2; 5]$
$C = {3; 5; 7; 9}$
$D = {x | 2 \leq x \leq 5}$
Bestimme $A \cap B$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Schnittmenge
$A \cap B$
Bestimme alle Elemente die sowohl in A als auch in B vorkommen.
${1; 2; 3; 4; 5} \cap [2; 5]$
Die Zahlen 2, 3, 4 und 5 kommen in A und B vor.
$\Rightarrow A \cap B = {2; 3; 4; 5}$

Bestimme $A \cup C$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Vereingungsmenge
$A \cup C$
Alle Elemente, die in beiden Mengen enthalten sind, sind auch in der Vereinigungsmenge enthalten.
$\Rightarrow A \cup C = {1; 2; 3; 4; 5; 7; 9}$

Ist $B \subset D$ ?

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Teilmengen
Alle Elemente in B sind größer gleich 2 und kleiner gleich 5. Also ist jedes Element aus B in D enthalten und somit $B \subset D$ .
$\Rightarrow$ Die Aussage ist wahr.
Da jedes Element, dass in D enthalten ist, auch ein Element von B ist, gilt sogar $D \subset B$ , und damit $B = D$ .
Das sieht man am Besten, wenn man die Elemente der Menge B und D aufzählt:
$B = [2,5] = {2,3,4,5}$ und $D = {x | 2 \leq x \leq 5} = {2,3,4,5}$ .

Ist $B \subset A$ ?

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Teilmengen
Prüfe ob alle Elemente in B auch in A enthalten sind.
Das ist nicht der Fall, denn in B ist zum Beispiel die Zahl 2,5 enthalten, die nicht in A enthalten ist.
$\Rightarrow$ Die aussage ist falsch. $B \subset̸ A$
4
Berechne alle möglichen Partitionen der Menge $A = {4,5,8}$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Partition einer Menge
Die Menge A hat 5 verschiedene Partitionen:
$A_{1} = {{4}, {5}, {8}}$
$A_{2} = {{4}, {5,8}}$
$A_{3} = {{4,5}, {8}}$
$A_{4} = {{4,8}, {5}}$
$A_{5} = {{4,5,8}}$
5
Entscheide ob die folgende Menge eine Partition der Menge $A = {7,10,40,67}$ ist!
a) ${{7,10}, {40,67}}$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Partition einer Menge
Die Menge ${{7,10}, {40,67}}$ ist eine Partition der ursprünglichen Menge, da jedes Element dieser Menge in der Partition einmal enthalten ist und in jeder Teilmenge der Partition auch nur einmal vorkommt.

b) ${{7,10,40}, {40,67}}$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Partition einer Menge
Die Menge ${{7,10,40}, {40,67}}$ ist keine Partition der ursprünglichen Menge, da die die 40 in zwei Teilmengen der gegebenen Menge enthalten ist und das bei einer Partition nicht erlaubt ist.

c) ${{7}, {10}, {40}, {67}}$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Partition einer Menge
Die Menge ${{7}, {10}, {40}, {67}}$ ist eine Partition der ursprünglichen Menge, da jedes Element genau in einer Menge enthalten ist und jedes Element in der Partition vorkommt.

d) ${{7}, {40}, {67}}$

Die Menge ${{7}, {40}, {67}}$ ist keine Partition der ursprünglichen Menge, da nicht alle Elemente der ursprünglichen Menge hier enthalten sind.

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CC BY-SA 4.0 → Was bedeutet das? serlo.org

Gemischte Aufgaben zur Mengenlehre

Teilaufgabe a)

Teilaufgabe b )

Teilaufgabe c)

Teilaufgabe d)

Teilaufgabe e)