www.mustafayagci.com, 2003 Cebir Notları Mustafa YAĞCI, yagcimustafa@yahoo.com Geometri derslerimizin başında nokta, doğru ve düzlem in neden tanımsız olduklarını hatta neden tanımsız olmak zorunda olduklarını konuşmuştuk. Cebir derslerinde de tanımsız olarak vermek zorunda olduğumuz birkaç kavram vardır. Tahmin ettiğiniz üzere küme de bu tanımsız kavramlardan biri. Onun için burada bir kümenin ne anlama geldiğini sezgisel olarak anlamaya çalışacağız. Konu anlatımı Matematik Dünyası Dergisi nde Ali Nesin in dilinden yapılmıştır. Bir küme, adına öğe dediğimiz bazı nesneleri içeren bir topluluktur. Doğal olarak sen şimdi Öğe ne ki? diyorsundur. Üzgünüm, o da tanımsız ama seni böyle üzgün üzgün bırakacak değilim. Örneklerle anlamanı sağlamaya gayret göstereceğim. Örneğin, ülkeler bir küme oluştururlar. Bir ülkenin şehirleri de. Hatta bir ülkenin şehirlerinin okulları da. Okulların sınıfları da bu sınıfın öğrencileri de birer küme oluştururlar. Bayanlar daha rahat anlasın diye bir başka örnek daha vereyim: Alışveriş listesi bile bir manada küme olarak görülebilir. Kümeyi az çok idrak ettik. Geldik öğe ye. Yani eleman a. Her ülke, ülkeler kümesinin bir elemanıdır. Her şehir de şehirler kümesinin. Ve bu böyle devam eder. Ülkeler kümesini Ü harfiyle, Türkiye yi de T harfiyle gösterirsek, T, Ü nün bir elemanı olur. Bunu T Ü yazarak gösteririz. Eğer Adana yı da A ile gösterirsek, A T demekte bir mahzur yoktur. Fakat Adana bir ülke olmadığından ülkeler kümesinin e- lemanı değildir. Bunu da A Ü yazarak gösteririz. Matematiksel bir kümenin elemanları da matematiksel nesne olmalılar elbet. Dolayısıyla, yukardaki örnekler matematiksel anlamda küme değildirler. Ama doğal sayılar kümesi matematiksel anlamda bir kümedir. Bu kümenin elemanları 0, 1, 2, 3 gibi sayılardır. Doğal sayılar kümesi simgesiyle gösterilir. Örneğin 5 ama 5. Eleman olarak sadece 2 yi, 3 ü, 5 i ve 7 yi içeren küme {2, 3, 5, 7} olarak yazılır. {2, 3, 4} başka bir kümedir. İlk verdiğimiz kümenin eleman sayısı 4, ikinci verdiğimiz kümenin eleman sayısı 3 tür. { simgesine açan parantez, } simgesine de kapatan parantez adı verilir. Küme parantezleri arasına aynı elemanı elli kere yazmak, o kümede o elemandan elli tane var anlamına gelmez! Aynı elemandan bir kümede ancak 1 tane olabilir. Örneğin, {a, a, a} kümesinin bir tek elemanı vardır, o da a dır. Şimdi size bir soru sorayım: {a, b} kümesinin kaç elemanı vardır? Hemen 2 dediğinizi duyar gibiyim. Aslında tam da 2 değil. Siz aceleden a = b olabileceğini düşünmediniz. Eğer a = b ise bu küme 1 elemanlıdır ama a b ise 2 elemanlıdır. O halde {a, b} kümesinin en az 1, en fazla 2 elemanı vardır. {a, b} ile {b, a} yazılımları arasında matematiksel olarak bir fark yoktur, ikisi de aynı kapıya çıkar, yani aynı kümeyi gösterir, çünkü elemanları aynıdır. Bu durumu genelleyip, aynı elemanlara sahip kümelere eşit kümeler diyeceğiz. Sözgelimi; A kümesi 8 den küçük asal sayılar kümesi, B kümesi {2, 3, 5, 7} kümesi ve C kümesi de x 4 17x 3 + 101x 2 247x + 210 = 0 denkleminin çözüm kümesi ise A = B = C eşitlikleri geçerlidir. i yumurta ya da patates biçiminde bir şekille gösteririz. Kümenin elemanlarını da bu yumurtanın içine yanına bir nokta koyarak gösteririz.
Yukardaki örnekte üç elemanlı A = {a, b, c} kümesi resmedilmiştir. d A olduğundan d, yumurtanın dışına yazılır. Bu gösterimi ilk olarak Venn soyadlı bir matematikçi yapmış, çok benimsendiği için halen bunu kullanırız. Bunun için bu şekillere Venn şeması veya Venn diyagramı da denir. Bir X kümesinin eleman sayısı s(x) veya n(x) sembolü ile gösterilir. Yukarda şeması çizilen A kümesi için s(a) = 3 eşitliği geçerlidir. İki kümenin elemanları farklı olup da sadece eleman sayıları eşit ise böyle kümelere denk kümeler denir. sembolü ile gösterilir. Yani; s(a) = s(b) ise A B diyeceğiz. Denk iki kümeye örnekleri siz düşününüz. Bulamamak için çaba sarfetmek lazım! Kimi zaman bir kümenin elemanları da küme olabilirler. Örneğin, {{0, 3, 5}, {0, 2}} kümesinin {0, 3, 5} ve {0, 2} kümeleri olmak üzere iki elemanı vardır. Küme olan bu elemanların da elemanları vardır. Bu durumu da aşağıdaki şekille gösterebiliriz. Görüldüğü gibi, aynı nesne hem küme olabiliyor hem de eleman. {0, 3, 5} bir kümedir ama bu küme bu örnekte olduğu gibi bir başka kümenin elemanı da olabilir. Bu gibi durumlarda aynı nesneyi aynı şekil üzerinde değişik bir biçimde resmetmekte fayda vardır: 1) Eleman olarak (yani nokta olarak) 2) Küme olarak (yani yumurta biçiminde bir şekille) Yukardaki bu şekilden daha karmaşık durumlar da olabilir. Sözgelimi; {{{{0}}}} kümesinin tek elemanı vardır, o da {{{0}}} kümesidir. {{{0}}} kümesinin de tek elemanı vardır, o da {{0}} kümesidir. {{0}} kümesinin de tek elemanı vardır, o da {0} kümesidir. {0} kümesinin de tek elemanı vardır, o da 0 dır. Bu örnek de aşağıdaki gibi resmedilebilir: Daha daha tuhaf durumlar da olabilir. Sözgelimi şu örneği ele alalım: A = {{0, 2},{2, 3, 4}, 2, 3}. Bunun şekli de aşağıdaki gibidir: Görüldüğü gibi bir küme hem bir nokta hem de patates olarak resmedilebilir. Bundan daha da acayip durumlar da istersek olabilir ama yeri burası değil! Boşküme. Hiç elemanı olmayan kümeye boşküme denir. Boşkümenin bitanecik bile elemanı yoktur ve bu küme simgesiyle gösterilir. O halde x ne olursa olsun, x. Boşküme var mıdır? Ya da olmalı mıdır? Elbette olmalıdır. Örneğin, her şeyi bilen insanlar kümesi boşkümedir, boyu 5 metre olan insanlar kümesi de boşkümedir, benden iyi matematik dersi veren öğretmenler kümesi de. Boşkümeden bol ne var! Sonuncu küme boş değildi tabii ki şaka yaptım. Ancak 1 tane boşküme vardır! Bunu hemen kanıtlayabiliriz. Aksini mi iddia ediyorsunuz? O zaman sizin dediğiniz gibi olsun. İki tane boşküme var olsun. Hiç elemanı olmayan bu iki kümeye X ve Y kümeleri diyelim. X = Y olması gerektiğini kanıtlarsam ben haklıyım, yoksa siz! Şimdilik X ile Y nin birbirine eşit olmadığını varsayalım. O zaman ikisinden birinde, diğerinde olmayan bir eleman olmalı çünkü her ikisinin de elemanları aynı olsaydı eşit olurlardı. Ama bu kümelerin hiç elemanı yok ki ikisinden birinde diğerinde olmayan eleman olsun! Demek ki X = Y imiş Boşkümeden sadece 1 tane olduğundan ona boşküme adını verme ve onu simgesiyle gösterme hakkını kendimizde buluyoruz. İki tane olsaydı örneğin, birine 1, diğerine 2 demek zorunda kalırdık. 2
Boşkümeyi boşlamayalım! En önemli bir iki kümeden biridir boşküme. 1 elemanlı çok küme vardır, 2 elemanlı da ama sıfır elemanlı tek küme vardır. Sadece bu özellik bile boşkümeyi diğer kümelerden ayırır, onu ayrıcalıklı kılar. Daha doğmamış eşekler kümesi nasıl bir kümedir? Daha doğmamış eşekler olduğundan daha doğmamış eşekler kümesine boşküme diyemeyiz. Ama daha doğmamış eşekler kümesinin bir tek elemanını bile gösteremezsiniz. Bundan da şu anlaşılıyor: Bir kümenin var olması için illa o kümenin bütün elemanlarını bilmemiz gerekmiyor. Bu şuna benzer: İkinci Dünya Savaşı nda ölen Fransızların sayısı belli bir doğal sayıdır. Bu sayıyı hiçbirimiz tam olarak bilmiyoruz diye böyle bir sayının olmadığını söyleyemeyiz. Şimdi birçok kişiye tuhaf gelecek bir teorem kanıtlayalım: Boşkümenin her elemanı 1 e eşittir! Kanıtın püf noktası boşkümenin hiç eleman içermemesidir. Diyelim ki savımız yanlış, yani boşkümenin her elemanı 1 e eşit değil O zaman boşkümede 1 e eşit olmayan bir eleman var anlamına gelir. Ama hani boşkümede hiç eleman yoktu? Hiç elemanı olmayan bir kümede hiç 1 e eşit olmayan bir eleman olabilir mi? Elbette olamaz. Demek ki boşkümenin her elemanı 1 e eşittir. Yukardaki kanıtın benzeri, boşkümenin her elemanının 2 ye eşit olduğunu da kanıtlar. Yani boşkümenin her elemanı hem 1 e hem de 2 ye eşittir, hatta 5 e ve 100 e bile! Neyse ki boşkümenin hiç elemanı yok. Olsaydı 1 = 2 gibi saçmasapan bir eşitlik kanıtlamış olacaktık. Yani bir bakıma boşkümenin elemanının olmadığını çelişki bularak kanıtlamış olduk. Boşkümenin her öğesi istediğimiz tüm özellikleri sağlar. Boşkümenin her elemanı sarıdır, yeşildir, uzundur, aynı zamanda kısadır da. Hiç elemanı olmayan bir kümenin tüm elemanları tüm özellikleri ve tüm eşitlikleri sağlar. Bunu boşkümenin hiç elemanı olmamasına borçluyuz. İşte bundan dolayı boşküme diğer bütün kümelerin hatta kendinin bile altkümesi olacak! Altküme. Eğer X kümesinin tüm elemanları aynı zamanda Y kümesinin elemanlarıysa, o zaman, tanım gereği, X kümesi Y kümesinin bir altkümesidir. Bunu X Y olarak gösteririz. Dilersek, Y ye X in bir üstkümesi de diyebiliriz ama bu terim matematikte çok kullanılmaz. Bunu da Y X yazarak gösteririz. Y, X i kapsar diye okuruz. Örneğin, çift doğal sayılar kümesi {0, 2, 4, 6, }, doğal sayılar kümesinin bir altkümesidir. Bir başka örnek: {0, 2} kümesi de çift doğal sayılar kümesinin alt kümesidir, aynı zamanda {0, 1, 2, 3} kümesinin de tabii ki Örnekleri çoğaltabilirsiniz. Bir küme 1 den çok kümenin altkümesi ve üstkümesi olabilir. Siz isteyin yeter! X hangi küme olursa olsun, X, X in bir altkümesidir, yani X X ilişkisi her küme için geçerlidir. Çünkü X in her elemanı X in de bir elemanıdır. Kuşkusu olan mı var? Bir kümenin altkümesiyle o kümenin elemanlarını birbirine karıştırmamak gerekir. Örneğin, sesli harfle başlayan şehirlerimizden oluşan küme, Türkiye nin şehirleri kümesinin bir altkümesidir ama elemanı değildir çünkü sesli harfle başlayan şehirler kümesi bir şehir değildir. Bir sınıfın kız öğrencilerinden oluşan küme, bir sınıfın öğrencilerinden oluşan kümenin bir altkümesidir ama bu da elemanı değildir. Sınıfta sadece bir tek kız öğrenci olsa bile. Hocam, ya sınıfın tamamı kız öğrencilerden oluşuyorsa? diye bir soru aklınız geldiyse, söyleyin hemen gitsin! Çünkü o zaman X X durumu olur ki, bunu konuşmuştuk. Kaç kere dedim, bu yazıları roman gibi değil, düşüne düşüne okuyun diye! Ancak kimileyin bir küme, bir başka kümenin hem altkümesi hem de elemanı olabilir. Örneğin, {0, 1} kümesi {0, 1, {0, 1}} kümesinin hem elemanı hem de altkümesidir. Boşküme her kümenin bir altkümesidir. Bunu da kanıtlayabiliriz. X herhangi bir küme olsun. Boşkümenin X in bir altkümesi olduğunu kanıtlamak istiyoruz. Diyelim ki bu doğru değil, yani diyelim ki boşküme X in bir altkümesi değil. O halde X de olmayan bir eleman içeriyor olmalı değil mi? Diğer türlü olsaydı altkümesi olurdu! Ama hani boşkümenin hiç elemanı yoktu. Demek ki boşkümenin her elemanı X in bir elemanıymış, yani boşküme her kümenin altkümesiymiş. Kanıtımız bitmiştir! {0, 1, 2} kümesinin altkümelerini teker teker yazalım, tam sekiz tane var: 0 elemanı olanlar 1 tane: 1 elemanı olanlar 3 tane: {0}, {1}, {2} 3
2 elemanı olanlar 3 tane: {0,1},{0,2},{1,2} 3 elemanı olanlar 1 tane: {0, 1, 2} Sadece {0, 1, 2} kümesinin değil, 3 elemanı olan her kümenin 8 tane altkümesi vardır. Genel olarak n elemanı olan bir kümenin 2 n tane altkümesi vardır. Bunun kanıtını daha sonra yapacağız. Permutasyon notlarına da bakabilirsiniz Örneğin, 0 tane elemanı olan boşkümenin bile bir altkümesi vardır, 2 0 = 1 olduğuna dikkat! O bir tane altküme de boşkümedir. Tek elemanlı { } kümesinin 2 1 = 2 alt kümesi vardır, ve { }. Burada { } kümesinin boşküme olmadığını da kapalı bir şekilde anlatmaya çalıştım, bilmem anladınız mı? İki elemanlı {,{ }} kümesinin de 4 tane altkümesi vardır:, { }, {{ }} ve {, { }}. Altkümeler kümesi. Bir kümenin tüm altkümelerini eleman olarak içeren ve bunlardan başka herhangi bir elemanı olmayan bir küme de vardır. Bu kümeye altkümeler kümesi veya kuvvet kümesi denir. X kümesinin kuvvet kümesi (X) olarak gösterilir fakat bu kümeler ÖSS müfredatında işlenmez, niyeyse Özalt küme. Bir kümenin kendisinden farklı alt kümelerine bu kümenin özalt kümeleri denir. n elemanlı bir A kümesi için özalt kümeler sayısı o halde 2 n 1 olmalıdır. Örnek. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} kümesinin altkümelerinin kaç tanesinde; a) 1, eleman olarak bulunmaz? b) 1, eleman olarak bulunur? c) 1 bulunur ama 2 bulunmaz? d) 1 bulunmaz ama 2 bulunur? e) 1 ve 2 eleman olarak bulunur? f) Ne 1 ne de 2 eleman olarak bulunur? g) 1 veya 2 eleman olarak bulunur? h) 1 ya da 2 eleman olarak bulunur? i) 1 ve 2 bulunur ama 3 bulunmaz? j) Belli v tanesi bulunur ama belli y tanesi bulunmaz? Çözüm: Her şık için gerekli açıklamalar aşağıda yapılmıştır. a) Madem ki 1, eleman olarak bulunmayacak, o zaman 1 i çöpe atalım, geri kalanlardan ne kadar altküme yapabilirsek, o kadar içinde 1 bulunmayan küme vardır. Bu da 2 7 = 128 dir. b) Bu soruyu iki türlü çözebiliriz. Birincisi, tüm altküme sayısından içinde 1 bulunmayan alt küme sayısını çıkardığımızda geriye kalanların içinde 1 eleman olarak bulunur demektir. Bu da 2 8 2 7 = 256 128 = 128 olarak bulunur. İkinci yol ise, madem 1 eleman olarak bulunacak, 1 i yanımıza alalım, diğerlerinden ne kadar altküme yapabilirsek, onları getirip 1 in yanına koyalım. Böylece içinde 1 in bulunduğunu ellerimizle garantilediğimiz 2 7 = 128 altküme olduğunu söyleyebiliriz. c) 1 bulunup, 2 bulunmayacaksa, 1 i yanımıza alır, 2 yi de çöpe atarız. Kalan 6 elemandan 2 6 = 64 tane altküme yapıp 1 in yanına koyarız. 2, zaten çöpte olduğundan sorun çıkarmaz. d) Bir önceki şıkkın çözümüyle aynı. Bunda da 2 yanımızda 1 çöpte, cevap 2 6 = 64. e) Madem hem 1 hem de 2 eleman olarak bulunacak, 1 i de 2 yi de yanımıza alalım. Diğerlerinden yaptığımız 2 6 = 64 altkümeyi getirir 1 le 2 nin yanına koyarız. f) Madem 1 de 2 de eleman olarak bulunmayacak, o halde hem 1 i hem de 2 yi çöpe atalım. Kalanlardan 2 6 = 64 tane altküme yapılabilir. g) 1 veya 2 var demek, 1 olsa 2 olmasa da olur, 2 olsa 1 olmasa da olur, hem de 1 de 2 de olsa da olur demektir. Bunlar da c, d, e şıklarında çözüldü: 64 + 64 + 64 = 192. h) 1 ya da 2 var demek, 1 varsa 2 yok, 2 varsa 1 yok demektir. Veya ile aynı olmadığına dikkat edin. c, d seçeneklerinde bunlar çözülmüştü. 64 + 64 = 128. i) 1 ve 2 yi yanımıza alır, 3 ü çöpe atarız. Geriye 5 eleman kalır ki, bunlarla da 2 5 = 32 altküme yapılarak 1 ve 2 nin yanına iliştirilir. j) Bulunan belli v taneyi yanımıza alır, bulunmaması gereken belli y tanesini de çöpe atarız. Geriye 8 v y tane eleman kalır. O halde cevap 2 8 v y dir. Permutasyon. r < n olduğu bir durumda, n tane farklı nesnenin r tanesini aynı anda seçerek sıraya dizersek, yani bu nesnelerle bir sıralı r li oluşturursak, bu sıralamaya n nin r li bir permutasyonu denir. Oluşturabileceğimiz tüm sıralı r liler de n nin r li permutasyonlarının tümünü verir. Kaç farklı sıralı r li yapılabiliyorsa, n nin r li permutasyonu o kadardır denir. Örneğin, A = {a, b, c, d} kümesinden aynı anda 3 eleman seçelim. Bunlar da örneğin a, b, c olsun. O halde bca, A kümesinin 3 lü bir permu- 4
tasyonudur. Peki seçtiğimiz bu elemanları başka türlü sıraya dizebilir miydik? Tabii ki abc, acb, bac, bca, cab, cba gibi 6 farklı şekilde dizilebilirlerdi. O halde A nın 3 lü permutasyonlarının sayısı 6 dır deriz. Eğer 4 elemanın 4 ünü de seçseydik, abcd, abdc, acbd, acdb, gibi 24 farklı diziliş meydana gelirdi ki A nın 4 lü permutasyonlarının sayısı da 24 tür derdik. Dikkat ederseniz A kümesinin 3 lü permutasyonlarının sayısı 6 yani 3!, 4 lü permutasyonlarının sayısı da 24 yani 4! çıktı, demek ki bu hesaplamanın faktöryelle bir alakası olmalı diye şüpheye düştük. Yanılmadık, var! Ama tabii ki r! değil. Öyle olsaydı 1 li permutasyonların sayısı 1! = 1 çıkmalıydı halbuki A kümesinin a, b, c, d olmak üzere 4 farklı 1 li permutasyonu vardır. O halde n nin r li permutasyonlarının sayısı kaç? Şimdi bu soruya cevap arayacağız. Başlıyoruz: n nin r li permutasyonlarının sayısı. Önce r tane eleman seçeceğiz, sonra bu r tane elemanı değişik değişik sıralara dizeceğiz. Bunu yapabilmek için başkan ve yardımcılarını seçtiğimiz örneği aklınıza getirin. 1 başkan, 2 yardımcı ve 1 sekreter seçtiğimizden 4 lü bir kutu çizmiştik. Burada da r tane eleman seçeceğimizden r li bir kutu çizeceğiz. Nasıl ki başkana 8 aday var diye başkan kutusuna 8 yazmıştık, burada da ilk elemanın kutusuna n yazacağız. Sonraki kutuya (n 1), bir sonrakine (n 2) filan yazacağız ve bu böyle devam edecek. r ninci kutuya ise (n r + 1). Şimdi geriye bunları çarpmak kaldı. n(n 1)(n 2) (n r + 1) n( n 1)( n 2)...( n r+ 1)( n r)( n r 1)...3.2.1 = ( n r)( n r 1)...3.2.1 n! = ( n r)! Zor değilmiş değil mi? İşte bu n nin r li permutasyonu sayısı da P veya P(n, r) ile göste- n r rilir. Unutmamamız gereken bu eşitliği tekrar yazalım: n! P(n, r) = ( n r)! Uyarı. Biraz önceki işlemlerin başında bulduğumuz P(n, r) = n(n 1)(n 2) (n r + 1) eşitliği gereği, n nin r li permutasyonunu yani P(n, r) yi pratik yoldan hesaplamak isteyenler n den başlayan ve birer birer azalan r tane sayıyı çarpmalılar. Örneğin, P(11, 2) = 11 10, P(10, 3) = 10 9 8, P(15, 4) = 15 14 13 12 gibi Teorem. P(n, 0) = 1. n! Kanıt: P(n, 0) = = ( n 0)! n! = 1. n! Teorem. P(n, 1) = n. n! n( n 1)! Kanıt: P(n, 1) = = = n. ( n 1)! ( n 1)! Teorem. P(n, n) = n!. n! n! Kanıt: P(n, n) = = = n!. ( n n)! 0! Soru. P(n, 4) = 4P(n, 3) olduğuna göre n kaçtır? n! n! Çözüm: = 4 ( n 4)! ( n 3)! olduğundan (n 3)! = 4(n 4)! yani (n 3)(n 4)! = 4(n 4)! olur ki n = 7 dir. Soru. 10 kişilik bir grupta herkes birbirine tokat atarsa, toplam kaç tokat atılmış olur? Çözüm: (A, B) sıralı ikilisi, A insanı B insanına tokat atmış demek olsun. Bu on insana isim verirsek, bu isimlerle yapabileceğimiz tüm sıralı ikililer bize atılmış bir tokat verir. O halde P(10, 2) = 10 9 = 90 tokat atılmış olur. Soru. 10 kişilik bir grupta herkes birbiriyle dans ederse, toplam kaç dans edilmiş olur? Çözüm: (A, B) sıralı ikilisi, A insanı B insanıyla dans etti demek olsun. Ama bu aynı zamanda B insanının da A ile dans etmiş olduğunu söyler. Yani deminki gibi çözeceğiz ama her dansı iki kere saymış olacağımızdan (ama ortada edilmiş tek dans olduğundan) cevabı ikiye böleceğiz. P(10, 2)/2 = 45. 5
ve Mustafa YAĞCI Alıştırmalar 1. P(n, 2) + P(n, 3) = 25 P(n, 1) ise n kaçtır? 2. P(n+2, 2) = 2 P(n+1, 2) ise n kaçtır? 3. P(10, 2) + P(9, 3) = P(n, 1) ise n kaçtır? 4. Herkesin birbirine hediye aldığı bir toplulukta toplam 110 hediye verilmişse, bu toplulukta kaç kişi vardır? Soru. A = {a, b, c, d} kümesinin içinde a bulunan 3 lü permutasyonlarının sayısı kaçtır? Çözüm: Önce a yı n olur n olmaz diye kenara bir ayıralım. A kümesinin a dışındaki elemanlarının kaç değişik 2 li permutasyonu var onu hesaplayalım, sonra bunların arasına a yı koyarız. P(3, 2) = 6 olur. Bu altı 2 li permutasyonun hepsinde a yı en başa da koyabiliriz, iki elemanın arasına da, en sona da O halde 3 6 = 18 tane içinde a bulunan 3 lü permutasyon vardır. Bu soruyu ilerde kombinasyon dersinde farklı bir şekilde daha çözeceğiz. Ben size o yolu tavsiye ederim. Soru. A ={a, b, c, d, e, f, g} kümesinin a ve b elemanlarını yan yana bulunduran 5 li permutasyonlarının sayısı kaçtır? Çözüm: Biz a ile b elemanlarını, birbirlerinden ayrılmasınlar diye, ab gibi tek bir elemanmış gibi düşünelim. O halde şu an A kümesi 7 değil, 6 elemanlı olur. ab elemanını yine n olur n olmaz diye kenara ayıralım. Kalan 5 eleman ile değişik sıralı 3 lüler yapıp, aralara bu ab elemanını serpiştireceğiz. Böylece 5 li permutasyonlar oluşacak. c, d, e, f, g elemanlarıyla P(5, 3) = 60 tane sıralı 3 lü yapılabilir. Bu ab leri en başa koyabileceğimiz gibi, birinci ile ikinci elemanın a- rasına da koyabiliriz, ikinci ile üçüncü elemanların arasına da, en sona da. Yani 4 seçenek var. O halde içinde ab bulunan 5 li permutasyon sayısı 60.4 = 240 tür. Son dikkat edilmesi gereken ise soruda ab bulunan demiyor, a ile b nin yan yana bulunduğu diyor, yani ba olsa da olur demek istiyor. Bulduğumuz sonucu 2 ile çarparsak soruyu çözmüş oluruz, cevabımız 240 2 = 480. Kombinasyon dersinde bu soruyu tekrar çözeriz. Alıştırmalar 5. A = {a, b, c, d, e, f} kümesinin 3 lü permutasyonlarının kaç tanesinde b eleman olarak bulunur? 6. B = {a, b, c, d, e} kümesinin 4 lü permutasyonlarının kaç tanesinde a veya b eleman olarak bulunur? 7. C = {a, b, c, d, e, f} kümesinin 3 lü permutasyonlarının kaçında a bulunur ama e bulunmaz? 8. F = {1, 2, 3, 4, 5} kümesinin elemanlarıyla içinde 1 ya da 2 yi barındıran kaç farklı 3 lü permutasyon yazılabilir? Kombinasyon. n tane farklı elemandan oluşan bir kümenin altkümelerine birer kombinasyon denir. n, r 0 r n olmak üzere, n elemanlı A kümesinin r elemanlı altkümelerinden her birine A kümesinin r li bir kombinasyonu denir ve C(n, n n r), C veya kısaca şeklinde gösterilir. r r Anlayacağınız, kümelerde elemanların sıralanışı önemli olmadığından kombinasyonda da sıra önemli değildir. Sadece elemanların neler ve kaç tane olduğu önemlidir. n Bir diğer önemli nokta da ifadesinin solunda r P ya da C harfi yazmıyorsa, bunun kombinasyon olarak anlaşılması gerektiğidir. C(n, r) nasıl hesaplanır? Yukardaki tanımdan anladığımız kadarıyla kombinasyonla bir miktar nesneyi seçiyoruz, bunu da permutasyonla sıralıyoruz. Peki, r tane nesne kaç değişik şekilde sıralanır? r! kadar değişik şekilde. O halde P(n, r) sayısını r! e bölmek C(n, r) yi verecektir. P( n, r) n! C(n, r) = = r! ( n r)!. r! 6
C(n, r) sayısını daha pratik olarak hesaplamak isteyen biri aynen permutasyondaki pratik kuralı uygular ama o sayıyı r! e böler. Örneğin, 10.9 13.12.11 C(10, 2) =, C(13, 3) =, 2.1 3.2. 1 Teorem. C(n, 0) = 1. n! Kanıt: C(n, 0) = = 1 ( n 0)!.0! Teorem. C(n, n) = 1. n! Kanıt: C(n, n) = = 1 ( n n)!. n! Teorem. C(n, r) = C(n, n r). Kanıt: Bu teoremi de aynen yukardaki formülü kullanarak kanıtlayabiliriz ama bu sefer sözlü izah edelim. C(n, r) ne demek? n tane nesneden r tanesini seçmek. Peki geride ne bıraktığınızı düşündünüz mü? n r tane nesne. Seçtiğiniz r tane nesne değiştikçe, geride kalan n r tane nesne de değişmez mi? Dolayısıyla eşitlik doğrudur. Soru. C(3, 1) + C(3, 2) toplamı kaçtır? Çözüm: 1 + 2 = 3 olduğundan C(3, 1) = C(3, 2) olduğunu biliyoruz. Sadece birini bulup, 2 ile çarpsak yetecek. C(3, 1) = 3 olduğundan cevap 6 dır. Soru. C(7, 3) = C(n, 1) C(n, n) olduğuna göre n kaçtır? Çözüm: C(n, 1) C(n, n) = n 1 olduğunu biliyoruz. Diğer yandan; C(7, 3) = = 35 olduğun- 7.6.5 3.2.1 dan n 1 = 35 olur ki n = 36. Soru. C(15, 2n + 1) = C(15, 3n 1) ise n nin alabileceği değerleri bulunuz. Çözüm: İki durum mümkündür. Ya 2n + 1 ile 3n 1 değerlerinin toplamı 15 dir veya bu değerler birbirlerine eşittir. 2n + 1 + 3n 1 = 15 eşitliğinden n = 3 veya 2n + 1 = 3n 1 eşitliğinden n = 2 dir. Soru. 1 den 49 a kadar numaralandırılmış 49 toptan 6 sı çekiliyor. Çekilen 6 topun numarasını garanti bilmek için en az kaç tahminde bulunmak gerekir? Çözüm: Çeken adam kaç değişik şekilde bu 6 topu çekebilirse, bizim de en az o kadar tahminde bulunmamız lazım, yani C(49, 6). 49.48.47.46.45.44 C(49, 6) = = 13983816. 6.5.4.3.2.1 Soru. 6 kişilik bir ekipten 4 kişi ve bu 4 kişi arasından da bir lider seçilecek. Bu seçim kaç farklı şekilde yapılabilir? Çözüm: Önce 6 kişiden kaç değişik şekilde 4 kişiyi seçebileceğimizi bulalım: C(6, 4) = C(6, 2) = 15. Şimdi de 4 kişi arasından 1 kişinin kaç farklı şekilde seçilebileceğini bulalım: C(4, 1) = 4. Saymanın temel ilkesine göre bu değerler çarpılmalıdır: 15.4 = 60 değişik seçenek vardır. Soru. Bir seyahat acentası başvuran 8 kişinin 5 ini İstanbul a, 3 ünü Ankara ya, 2 sini de İzmir e geziye yollayacaktır. Bunu kaç farlı şekilde yapması mümkün olur? Çözüm: Önce 5 kişi seçerek İstanbul a yolcu edelim. Bu C(8, 5) = C(8, 3) = 56 kadar farklı şekilde mümkün. Şimdi de kalan 5 kişiden 3 ünü seçip, Ankara ya yollayalım. Bu da C(5, 3) = C(5, 2) = 10 kadar farklı şekilde mümkün. Kalan 2 kişi mecburen İzmir e gidecek. O halde; C(10, 5) C(5, 3) C(2, 2) = 56 10 1 = 560. Sıranın önemi var mı, bir düşünün bakalım! Alıştırmalar 9. C(0, 0) + C(6, 3) = 3 C(m, m 1) ise m kaçtır? 10. p, r, m sayıları birer sayma sayısı olmak üzere; C(p, 1) + C(r, r) C(m, 0) = C(p, 4) ise p kaçtır? 11. C(17, 2x) = C(17, x + 2) ise x in alabileceği değerler toplamı kaçtır? 12. C(n, n 3) + C(n, n 2) = 48 ise n kaçtır? 13. 6 toptan 2 sini satın almak isteyen bir çocuk, amacına kaç farklı şekilde ulaşabilir? 7
14. 30 kişilik bir sınıfta 1 başkan kaç farklı şekilde seçilebilir? 15. 30 kişilik bir sınıfta 1 başkan ve 1 başkan yardımcısı kaç değişik şekilde seçilebilir? 16. 15 kişilik bir sınıftan 3 kişi trafik koluna seçilecektir. Seçilen bu 3 kişiden biri de başkan yapılacaktır. Trafik kolunun üyeleri ve başkan kaç değişik sekilde seçilebilir? 17. 5 i doktor 7 si hemşire olan 12 kişilik bir sağlık ekibinden acil vakalara bakmak üzere 1 doktor ve 2 hemşireli 3 kişilik küçük bir ekip oluşturmak isteniyor. Kaç farklı şekilde mümkündür? 18. 6 bay ve 3 bayan arasından, içlerinde 1 bayan olan 3 kişilik bir grup kaç farklı şekilde seçilebilir? 19. 6 bay ve 3 bayan arasından, içlerinde en az 1 bayan olan 3 kişilik bir grup kaç farklı şekilde seçilebilir? 20. İçlerinde 3 tanesi matematik öğretmeni olan 12 öğretmenden 3 tanesi doğuya mecburi hizmete yollanacaktır. En az ikisi matematik öğretmeni olmak zorundaysa bu seçim kaç farklı şekilde yapılabilir? 21. Bir otelde 1 tane 2 kişilik, 4 tane 3 kişilik oda vardır. 14 kişi bu otele kaç farklı şekilde yerleşebilir? 22. Bir antrenör, 22 kişilik kadrodan ilk 11 i ve yedek 5 i kaç değişik şekilde oluşturabilir? 23. 22 kişilik kadrosunda 3 farklı kalecisi bulunan bir antrenör, tek kalecili 11 oyuncuyu kaç değişik şekilde seçebilir? 24. 10 u yabancı olan 22 kişilik kadrosundan 11 kişi seçmek isteyen bir teknik direktör, bir maçta en çok 6 yabancı oynatabilme hakkına sahipse ve yabancılardaki tüm hakkını kullanmak istiyorsa, ilk 11 i kaç değişik şekilde seçebilir? 25. Bir gruptan 2 şer kişilik 2 ayrı grup 210 farklı şekilde oluşturulabiliyorsa, bu grupta kaç kişi vardır? 26. 8 farklı dersin 2 si aynı saatte verilmektedir. Bu derslerden 5 tanesini seçmeye mecbur bir öğrenci seçimini kaç farklı şekilde yapabilir? 27. 10 soruluk bir sınavda ilk 3 tanesini cevaplamaya mecbur olan bir öğrenci cevaplamak üzere bu 10 sorudan 8 ini kaç farklı şekilde seçebilir? n elemanlı bir kümenin r elemanlı altküme sayısı. Bir kümenin elemanlarıyla oluşturulabilecek her kümeye o kümenin bir altkümesi denmez miydi? Yani altküme oluşturmak için ille de elemanları bir kümenin elemanlarından seçmeliyiz. Seçme deyince de aklımıza kombinasyon gelmesin de ne gelsin? n elemanlı bir kümenin elemanlarından r tanesini seçerek, r elemanlı bir altküme oluşturmanın, n tane toptan r tanesini seçmekten zerre farkı yoktur. Bundan dolayı aradığımız sayı C(n, r) dir. Örnek. A = {a, b, c, d, e} kümesinin kaç tane 3 elemanlı altkümesi vardır? Çözüm: A kümesi 5 elemanlıdır. Bu 5 elemandan herhangi 3 tanesi her zaman 3 elemanlı bir altküme verir. O halde kaç farklı şekilde 3 eleman seçebileceğimizi bulmalıyız: C(5, 3) = C(5, 2) = 10. Örnek. 5 elemanlı bir kümenin en çok 2 elemanlı altkümelerinin adedi kaçtır? Çözüm: En çok 2 elemanlı altküme sayısı sorulduğundan 2 den az elemanlı olan altkümeleri de saymalıyız. O halde; C(5, 0) + C(5, 1) + C(5, 2) = 1 + 5 + 10 = 16 Örnek. n elemanlı bir kümenin en çok n ele-manlı altküme sayısı kaçtır? Çözüm: n elemanlı bir kümenin n + 1 elemanlı altkümesi olamayacağına göre, en çok n elemanlı 8
altkümeleri demek tüm altkümeleri demektir. Yani cevap 2 n olmalı. Çözdük, çözdük de bu çözüm aklımıza bir şey getirdi: En çok n elemanlı altkümesi aynı zamanda C(n, 0) + C(n, 1) + C(n, 2) + + C(n, n) olduğundan bu toplamın aslında 2 n olduğunu kanıtlamış olduk. Unutma! C(n,0) + C(n,1) + C(n,2) + + C(n, n)= 2 n Örnek. A = {a, b, c, d, e} kümesinin a yı eleman olarak içermeyen kaç tane 3 elemanlı altkümesi vardır? Çözüm: Madem a eleman olarak bulunmayacak, o zaman a yı çöpe atalım. Geriye kalan b, c, d, e elemanlarından yapacağımız her 3 elemanlı altküme kesinlikle a yı barındırmayacaktır. O halde yanıt C(4, 3) = 4 tür. Örnek. A = {a, b, c, d, e} kümesinin a yı eleman olarak içeren kaç tane 3 elemanlı altkümesi vardır? Çözüm: Madem a eleman olarak garanti bulunacak, a yı kenara ayıralım. a nın yanına 2 eleman daha getireceğiz. Peki, bunu nerden getireceğiz? Diğer 4 elemandan seçerek. 4 elemandan ikisi C(4, 2) = 6 değişik şekilde seçilebileceğinden sorunun cevabı 6 dır. Aslında bu soruyu bir önceki sorunun çözümünü kullanarak da çözebilirdik. Herhangi bir şart içermeyen 3 elemanlı altkümeleri sayısı C(5, 3) = 10 olduğundan, bunlardan içinde a yı eleman olarak bulundurmayanları çıkartırsak cevap doğal olarak 10 4 = 6 olur. Örnek. A = {a, b, c, d, e, f} kümesinin a yı eleman olarak içeren ama b ve c nin ikisini de içermeyen kaç tane 3 elemanlı altkümesi vardır? Çözüm: a yı kenara ayır, b ve c yi de çöpe at. a nın yanına 2 eleman daha lazım. Bu 2 elemana kimler aday? d, e ve f. Yani 3 elemandan 2 si seçilecek, o halde yanıt C(3, 2) = 3 olmalıdır. Örnek. A = {a, b, c, d, e} kümesinin; i. a yı eleman olarak içermeyen kaç tane 4 elemanlı ii. a ve b nin ikisini birden eleman olarak içermeyen kaç tane 2 elemanlı iii. hem a hem de b bulunan kaç farklı 3 elemanlı iv. a bulunan ama b bulunmayan kaç farklı 4 elemanlı v. a veya b bulunan kaç farklı 4 elemanlı vi. a ya da b bulunan kaç farklı 4 elemanlı altkümesi vardır? Çözüm: i. Madem a bulunmayacak, a yı atalım. Geriye kalan 4 elemandan 4 elemanlı bir küme yapacakmışız. Bu da C(4, 4) kadar değişik şekilde mümkün, yani sadece 1 tanecik. ii. a ile b yi atalım. Geriye kalan 3 elemandan 2 tanesini seçeceğiz. C(3, 2) = 3. iii. a ve b yi ayıralım. Geriye kalan 3 tane elemandan a ve b nin yanına koymak üzere 1 tane seçmeliyiz. C(3, 1) = 3. iv. a yı yanımıza alalım, b yi çöpe atalım. Kalan 3 elemandan 3 tanesini de a nın yanına getirmeliyiz ki 4 eleman olsun. O halde cevap C(3, 3) = 1. v. a olup b olmasa da olur, b olup a olmasa da olur, her ikisi olsa da olur. Bunların her birini sırasıyla toplayalım: C(3, 3) + C(3, 3) + C(3, 2) = 1 + 1 + 3 = 5. vi. a ya da b deyince her ikisini birden almıyorduk. O halde C(3, 3) + C(3, 3) = 1 + 1 = 2. 1. Test 1 A = {{x, y}, {y}, {x},(x, y), z} kümesi için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) s(a) = 5 B) {y} A C) {(x, y)} A D) {(x, y), y} A E) {z} A 2. A ={x, y, {x, y}, (x, y), {(x, y)}} kümesinin kaç tane altkümesi vardır? A) 256 B) 64 C) 32 D) 16 E) 8 3. n elemanlı bir kümenin eleman sayısı 1 artırılırsa alt küme sayısı kaç artar? A) 1 B) 2 C) 4 D) n E) 2 n 4. 5 elemanlı bir kümenin 3 elemanlı kaç alt kümesi vardır? A) 14 B) 10 C) 9 D) 8 E) 4 9
5. 6 elemanlı bir kümenin en çok 2 elemanlı kaç altkümesi vardır? A) 16 B) 19 C) 20 D) 21 E) 22 6. 7 elemanlı bir kümenin en az 1 elemanlı kaç alt kümesi vardır? A) 127 B) 63 C) 31 D) 15 E) 3 7. 4 ve 3 elemanlı alt küme sayıları eşit olan kümenin 2 elemanlı kaç alt kümesi vardır? A) 24 B) 21 C) 18 D) 16 E) 12 8. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} kümesinin alt kümelerinin kaç tanesinde 2 eleman olarak bulunur? A) 4 B) 8 C) 16 D) 32 E) 64 9. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} kümesinin 2 elemanlı alt kümelerinin kaç tanesinde 7 eleman olarak bulunur? A) 6 B) 7 C) 8 D) 16 E) 24 10. A = {1, 2, 3, 4, 5} kümesinin 2 elemanlı alt kümelerinin kaç tanesinde 3 eleman olarak yoktur? A) 3 B) 4 C) 5 D) 6 E) 8 11. A = {1, 2, 3, 4, 5} kümesinin alt kümelerinin kaç tanesinde en az bir çift sayı bulunur? A) 12 B) 18 C) 20 D) 22 E) 24 12. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} kümesinin 4 elemanlı alt kümelerinin kaç tanesinde 2 ve 5 eleman olarak bulunur? A) 12 B) 15 C) 18 D) 21 E) 24 13. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} kümesinin alt kümelerinin kaç tanesinde 2 ve 3 eleman olarak bulunur? A) 16 B) 18 C) 20 D) 24 E) 32 14. A = {a, b, c, d, e, f} kümesinin 3 elemanlı alt kümelerinin kaç tanesinde b varken c yoktur? A) 3 B) 4 C) 5 D) 6 E) 7 15. A = {a, b, c, d, e} kümesinin alt kümelerinin kaç tanesinde a veya b vardır? A) 8 B) 12 C) 24 D) 26 E) 28 16. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} kümesinin alt kümelerinin kaç tanesinde 6 ya da 5 eleman olarak bulunur? A) 24 B) 32 C) 46 D) 64 E) 72 17. A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} kümesinin 4 elemanlı alt kümelerinin kaç tanesinde 2 veya 3 eleman olarak bulunur? A) 32 B) 44 C) 48 D) 50 E) 55 18. 511 tane özalt kümesi olan kümenin 3 elemanlı alt kümesi kaç tanedir? A) 84 B) 82 C) 74 D) 72 E) 56 10
19. A = {a, b, c, d, e, f, g}, B = {a, b, c} kümeleri veriliyor. B X A koşulunu sağlayan kaç tane X kümesi yazılabilir? Peki bir kümeyi kendisi ile birleştirsek n olur? Yine aynı şey olur. Yeni bir eleman gelemez, dolayısıyla X X = X olur. A) 12 B) 16 C) 18 D) 24 E) 32 20. Aşağıdakilerden hangisi bir kümenin alt küme sayısıyla özalt küme sayısının toplamı olamaz? A) 127 B) 63 C) 31 D) 7 E) 2 CEVAP ANAHTARI-1 1 D 2 C 3 E 4 B 5 E 6 A 7 B 8 D 9 A 10 D 11 E 12 B 13 A 14 D 15 C 16 D 17 E 18 A 19 B 20 E Şimdi kümelerle yapılan üç önemli işlemden sözedeceğiz: Birleşim, kesişim ve fark. Birleşim. İki veya daha çok kümede olan tüm elemanları içeren ve bunlardan başka eleman içermeyen kümeye bu kümelerin birleşim kümesi denir. Az kullanılsa da bileşim kümesi de denir. Örneğin, X = {1, 2, 3, 4} ve Y = {3, 4, 5} kümelerinin birleşim kümesi {1, 2, 3, 4, 5} kümesidir. Yani, iki kümenin en azından birinde olan olan elemanların kümesidir. X Y olarak gösterilir. Birleşim işleminin değişme özelliği vardır, yani her X ve Y kümesi için X Y = Y X eşitliği doğrudur. Peki bir kümeyi bir başka kümeyle değil de boşkümeyle birleştirsek n olur? Boşkümenin elemanı olmadığından yeni bir eleman eklenmez ki bu da X = X demektir. Bir kümenin bir altkümesiyle birleşimi yine kendisidir. Çünkü altkümesinde olan elemanlar zaten kendisinde de vardır. Ortak elemanı olmayan kümelere ise ayrık kümeler denir. Ayrık iki kümenin birleşimi yine bu iki kümedir. Birleşim işleminin birleşme özelliği de vardır, yani X (Y Z) = (X Y) Z olur. İnanmıyorsan dene! Üç yerine dört, hatta daha fazla kümenin de birleşimi alınabilir. Örneğin; [0, 1] [1, 2] [2, 3] [3, 4] = [0, 4]. Eğer a ve b gerçel sayılarsa, [a, b] kümesi a dan büyükeşit ve b den küçükeşit gerçel sayılar kümesidir, yani a x b eşitliklerinin sağlayan gerçel sayıları içeren kümedir. Eğer b < a ise [a, b] =. Ayrıca [a, a] = {a} dır. Bu tür kümelere kapalı aralık adı verilir. Diğer aralıklar da şöyle tanımlanır: (a, b] = {x : a < x b} [a, b) = {x : a x < b} (a, b) = {x : a < x < b} Bu sonuncu aralığa açık aralık denir. Sonsuz simgesinin yer aldığı aralıklar da aşağıdaki gibi tanımlanırlar: b} (, b] = {x : x b} (a, ) = {x : a < x} [a, ) = {x : a x} (, ) = (, b) = {x : x Kesişim. İki veya daha çok kümede ortak olan tüm elemanları içeren ve bunlardan başka eleman içermeyen kümeye bu kümelerin kesişim kümesi adı verilir. Örneğin, 11
X = {1, 2, 3, 4} ve Y = {3, 4, 5} kümelerinin kesişim kümesi {3, 4} kümesidir. Bu küme X Y olarak gösterilir. Kesişim işlemi de nerdeyse birleşim işleminin tüm özelliklerini sağlar. Örneğin, kesişim işleminin de değişme özelliği vardır, yani her X ve Y kümesi için X Y = Y X eşitliği geçerlidir. Kesişim işleminin de birleşme özelliği vardır, yani X (Y Z) = (X Y) Z olur. Bir kümenin kendisiyle kesişimi yine kendisidir, yani X X = X. Zira ortak olan elemanların hepsi alınıyordu ya, X ile X kümelerinin tüm elemanları ortak değil mi? Peki herhangi bir küme ile boşkümenin kesişimi nedir? Ortak bir elemanı var mı X kümesi ile boşkümenin? Siz söyleyin. Yok mu? Siz öyle zannedin. Var, boşküme! X kümesi ile boşkümenin ortak elemanları kümesinin 1 elemanı bile olmadığından bu küme de boşkümedir. Hala kafanı karıştırmayı beceremediysem hiç beceremem. Bir küme ile onun bir altkümesinin kesişimi altküme olan kümedir (üst sol şekil). Çünkü kesişim kümesinde sadece ortak elemanlar alınır. E, altkümedeki tüm elemanlar zaten asıl kümede var. Üst sağ şekilde görüldüğü üzere ayrık iki kümenin kesişimi de tabii ki boşkümedir. Fark. X ve Y iki kümeyse, X de olup da Y de olmayan elemanlardan oluşan kümeye X fark Y kümesi denir ve X \ Y veya X Y yazarak gösterilir. Fark işleminin de kendine has birkaç özelliği var elbet. Mesela herhangi bir kümenin boşküme-den farkı nedir, yani X nedir? Tanım gereği X de olan boşkümede olmayan elemanların kümesinin sorulduğunu anlıyoruz. Zaten boşkümede eleman olmadığından X de olan tüm elemanları cevap olarak alacağız, yani X = X eşitliği geçerlidir. Peki bir kümenin kendisinden farkı nedir? Yine tanımı düşünelim. Öyle bir eleman arıyoruz ki X de olacak ama X de olmayacak! Böyle bir eleman varsa benim de saçım var! Anlayacağınız X X =. Bir kümenin bir altkümesinden farkı yukarda-ki şeklin solunda gösterilmiştir. Bir altkümenin üstkümesinden farkı ise boşkümedir. Ayrık iki kümenin birinin diğerinden farkı ise kendisidir. Bunun nedenini ise siz düşününüz. Fark kümesiyle ilgili diğer bazı özellikler: X Y = ise X Y, (X Y) Y =, (X Y) Z = X (Y Z), X (Y Z) = (X Y) (X Z). Simetrik fark. (X Y) (Y X) kümesine X simetrik fark Y kümesi denir. X Y olarak gösterilir. Birkaç özelliğini verelim: X Y = Y X (X Y) Z = X (Y Z), X = X = X, X X =. Tümleyen ve Evrensel küme. Eğer E diye bir küme önceden verilmişse, kimileyin, E nin bir altkümesi için E X yerine X in tümleyeni denir ve X veya X olarak gösterilir. O zaman E nin her X ve Y altkümeleri için şu özellikler geçerlidir: (X ) = X, 12
(X Y) = X Y, (X Y) = X Y. Son iki eşitlik De Morgan Teoremi olarak bilinir. Bunun yanında belki de en önemlisi X X = E eşitliğidir. Yani E öyle bir kümedir ki X de olan ve olmayan her türlü elemanı içerir. İşte böyle, üzerinde işlem yapılan tüm kümeleri kapsayan kümeye evrensel küme denir. Ama evrensel küme durumdan duruma değişir. Yani rakamlardan bahsediyorsak evrensel küme 10 elemanlıdır. Haftanın günlerinden bahsediyorsak evrensel küme 7 elemanlı olur. Test 2 1. Bir kümenin 3 ten az elemanlı alt küme sayısı 16 dır. Bu kümenin alt küme sayısı kaçtır? A) 16 B) 32 C) 64 D) 128 E) 256 2. E = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} evrensel kümesi için aşağıdakilerden hangisi boş kümedir? A) Çift sayılar kümesi B) 5 le bölünebilir kümesi C) Tek sayılar kümesi D) 9 la bölünebilir kümesi E) Asal sayılar kümesi 3. A = {1, 2, 5, {2, 5}}, B = {1, 2, {2}, 3, 5} kümeleri veriliyor. A B nin alt küme sayısı kaçtır? A) 4 B) 8 C) 16 D) 32 E) 64 4. Aşağıdakilerden hangisi evrensel kümeye eşit değildir? A) A B) A A C) (A ) A D) (A A ) E) (B B ) 5. A = {x : 3 x 2, x } B = {x : x > 5 veya x < 3, x + } kümeleri veriliyor. A B kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) {1, 2} B) {0, 1, 2} C) {0, 2} D) A E) B 6. s(b ) = 12, s(b) = 8, s(a ) = 14 ise s(a B) en az kaçtır? A) 4 B) 6 C) 7 D) 8 E) 10 7. A B olup s(a) = 12, s(b) = 8 ise s(a B) en çok kaçtır? A) 16 B) 17 C) 18 D) 19 E) 20 8. B A olup s(a) = 10, s(b) = 7 ise s(a B) en az kaçtır? A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1 9. ise s(e) kaçtır? s(a) + s(b ) = 10, s(a ) + s(b) = 16 A) 12 B) 13 C) 14 D) 15 E) 16 10. A B = [0, 2), A B = ( 3, 4], A = [0, 4] ise B kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) ( 3, 2] B) ( 3, 3) C) ( 3, 2) D) ( 3, 0] E) [ 3, 2] 13
11. B A ise aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) A B = A B) A B = C) A B = B D) A B = B E) A B 12. E = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} A ={1, 3, 5, 7, 9} C ={2, 3, 5, 8} kümeleri veriliyor. (A B ) B kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) B) {3, 5} C) {2, 5, 8} D) {1, 8} E) {1, 8, 9} 13. A B olmak üzere s(a) = 5, s(b) = 10 ise s(a B) nin alabileceği kaç tane değer vardır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 14. s(e) = 16, s(a B) = 6, s(b A) = 3, s(b A ) = 12 ise s(a B) kaçtır? A) 11 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 15. A B = {4}, A B = {1, 3}, A B ={1, 2, 3, 4, 5} ise s(b A) kaçtır? A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 E) 4 16. A B, s(a) = 5, s(b) = 6 olmak üzere s(a B) nin en büyük ve en küçük değerlerinin toplamı kaçtır? A) 17 B) 16 C) 15 D) 14 E) 12 17. A ve B kümelerinin alt küme sayıları toplamı 20 ise s(a B) en çok kaçtır? A) 13 B) 4 C) 5 D) 6 E) 8 18. (A B) C = olmak üzere s(a B) = 2, s(b A) = 3, s(c) = 5, s(a B) = 2 ise s(a B C) kaçtır? A) 4 B) 6 C) 8 D) 10 E) 12 19. A = {2, 3, 4, 6} B = {2, 4, 5, 7} C = {1, 2, 3, 7, 8} kümeleri veriliyor. Buna göre (A B ) (C B) kümesi kaç elemanlıdır? A) 4 B) 5 C) 6 D) 7 E) 8 20. s(a) = 8, s(b) = 10, s(b ) = 19, A B = ise s(a B) kaçtır? A) 12 B) 11 C) 10 D) 9 E) 8 CEVAP ANAHTARI-2 1 B 2 D 3 E 4 E 5 A 6 D 7 D 8 B 9 B 10 C 11 B 12 A 13 E 14 C 15 C 16 B 17 D 18 E 19 A 20 B Test 3 1. Venn şemasıyla verilen A ve B kümelerinde taranmış bölge aşağıdakilerden hangisiyle belirtilebilir? A) A B B) A B C) B D) A B E) B A B A 14
2. Şekilde A, B, C kümeleri verilmiştir. Aşağıdakilerden hangisi taranmış bölgeyi ifade eder? A C B 7. Yandaki Venn şemasında verilenlere göre {(A B) (B C )} C kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A 2 1 3 7 4 5 6 8 B C A) (A B) C B) (A B) C C) C (A B) D) C (B A) E) (A B) C A) B) {1, 2} C) {3, 5} D) {7} E) {1, 2, 5, 7} 3. Aşağıdakilerden hangisi taralı bölgeyi belirtmez? A) C (A B) B) (A B) C C) A (B C) D) (A B) C E) B (C A) A C B 8. Yandaki Venn şemasında verilenlere göre B (A C ) kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) {2, 4, 5, 7} B) {1, 2, 3} C) {3, 6, 8} D) {1, 8} E) {1, 6, 8} A 1 2 5 4 6 7 3 C B 8 4. A, B ve C kümeleri için taralı bölge aşağıdakilerden hangisidir? A) (A B) C B) (A C) B C) B C D) (B A) C E) C (A B) 5. A, B ve C kümeleri için taralı bölge aşağıdakilerden hangisiyle belirtilebilir? A) A (B C ) B) (A B) C C) (A B) C D) (A B ) C E) (A B) C 6. A, B ve C kümeleri yandaki gibi veriliyor. Buna göre taralı alanı ifade etmek istersek aşağıdakilerden hangisi uygundur? A) (A B) C B) (B C ) C C) (A C) B D) (B C) A E) (A C) B A B A C A C B B C 9. Şekildeki taranmış bölge aşağıdakilerden hangisiyle ifade olunabilir? A) (A B) C B) C (A B) C) (A B) C D) [C (A B)] [(A B) C] E) [C (A B)] [(A B) C] 10. Aşağıdakilerden hangisi şekilde taranmış bölgenin adıdır? A) [B (A C)] (A B C) B) B (A C) C) B (A C) D) [B (A C)] B E) (A C) 11. A B = E olmak üzere A = {1, 2, 3, 4}, B = {1, 2, 4, 6, 7, 8} ise A B kümesinin özalt küme sayısı kaçtır? A) 4 B) 5 C) 6 D) 7 E) 8 A A B C B C 15
12. (A B) (A B) ifadesi aşağıdakilerden hangisine eşittir? A) A B) B C) A B D) A B E) A B 13. A (B A) ifadesinin eşiti aşağıdakilerden hangisidir? A) A B) B C) A B D) E) E 14. [B (B A)] (A B ) işleminin sonucu aşağıdaki kümelerin hangisine eşittir? A) A B) A B C) A B D) B E) A 15. [B (A B)] A ifadesinin eşiti aşağıdakilerden hangisidir? A) A B) C) A B D) A B E) B 16. (B A) (B A) ifadesinin eşiti aşağıdakilerden hangisidir? A) A B B) B C) B D) A E) A 17. (A B ) (A B ) kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) A B B) C) E D) A E) B 18. [(A B) (A A )] A kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) A B B) E C) B A D) A B E) 19. (A B ) [(A B ) (A B) ] işleminin sonucu aşağıdakilerden hangisine eşittir? A) B) E C) B D) A E) A B 20. [A (A B)] B kümesi aşağıdakilerden hangisine eşittir? A) A B B) A B C) A B D) A B E) A B 1. CEVAP ANAHTARI-3 1 D 2 C 3 B 4 A 5 D 6 C 7 A 8 E 9 E 10 A 11 D 12 A 13 D 14 C 15 C 16 D 17 D 18 A 19 B 20 E Test 4 s(a B) = 3, s(b A) = 2, s(a B) = 10 ise A B kümesinin kaç tane alt kümesi vardır? A) 2 B) 4 C) 16 D) 32 E) 64 2. s(a B) = 3, s(b A) = 3 olup A B nin 127 tane özalt kümesi varsa s(b) kaçtır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 3. 40 elemanlı bir evrensel kümede A E ve B E olmak koşuluyla, s(b ) = 14, s(a) = 20, s(a B) = 30 ise s(a B) kaçtır? A) 2 B) 3 C) 4 D) 6 E) 10 4. B A ve ise s(b) kaçtır? s(a B) = 18, s(b ) s(a) = 14 A) 16 B) 12 C) 8 D) 4 E) 2 16
5. s(a B) = 4, s(a B) = 12 ve A B ise s(b A) en çok kaç olabilir? A) 7 B) 8 C) 9 D) 10 E) 11 6. s(a B) = 20, s(a B) = 2 s(b A) ve A B nin alt küme sayısı 32 ise s(a B) kaçtır? A) 10 B) 8 C) 6 D) 4 E) 2 7. 3 s(a B) = 12 s(a B) = 4 s(b), iken s(a B) = 21 ise s(a) kaçtır? A) 12 B) 15 C) 16 D) 17 E) 18 8. s(a B) = 6 s(b), s(b A) = 2 s(a B), s(a) = 57 ise s(b) kaçtır? A) 27 B) 18 C) 10 D) 9 E) 8 9. s(a B) = 15, s(a B ) = 12 ise B nin alt küme sayısı A nın alt küme sayısının kaç katıdır? A) 3 B) 5 C) 6 D) 7 E) 8 10. A B C veriliyor. s(a) = 8, s(b) = 11 ise s(a B) s(c) en çok kaç olabilir? A) 19 B) 18 C) 17 D) 16 E) 15 11. C B A ve s(b) s(c) veriliyor. s(c) = 3, s(a) = 10 ise A B nin alt küme sayısı aşağıdakilerden hangisi olamaz? A) 4 B) 8 C) 32 D) 64 E) 128 12. s(a) = 2 s(b A ), s(b) = 4 s(a B) ise A B kümesinin eleman sayısı aşağıdakilerden hangisi olamaz? A) 9 B) 12 C) 18 D) 27 E) 36 13. A ve B iki kümedir. s(a) + s(b) = 14, s(a B) = 5 ise s(a B) kaçtır? A) 6 B) 7 C) 8 D) 9 E) 10 14. A, B ve B A veriliyor. s(a) = 3x 4, s(b) = 2x 5, s(a B) = x + 2 ise s(a B) en az kaçtır? A) 1 B) 3 C) 12 D) 18 E) 21 15. B A, A B ve A B kümelerinin alt kümeleri sayısı sırasıyla 16, 4 ve 512 ise s(a) kaçtır? A) 6 B) 5 C) 4 D) 3 E) 2 16. A, A B ve A B kümelerinin özalt küme sayıları sırasıyla 7, 127 ve 0 dır. Buna göre B kümesinin kaç alt kümesi vardır? A) 4 B) 8 C) 16 D) 32 E) 64 17. A ve B kümelerinin alt küme sayılarının toplamı 24 tür. B nin 2 elemanı A nın, A nın 3 elemanı ise B nin elemanı değildir. Buna göre s(a B) kaçtır? A) 7 B) 6 C) 5 D) 4 E) 3 17
18. A = {x : x 2 < 4, x + } ise s(a ) kaçtır? A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 19. A = {x : 4 x < 10, x } B = {x : x 1 4, x } ise A B kümesi kaç elemanlıdır? A) 7 B) 8 C) 9 D) 10 E) 11 20. A = {x : x 2 4 0, x } B = {x : x 2 + 3x 10 > 0, x } olduğuna göre (A B) kümesi aşağıdakilerden hangisidir? A) {x : x 2 + 7x + 10 0, x 5, x } B) {x : x 2 + 7x + 10 0, x 2, x } C) {x : x 2 + 7x + 12 0, x 4, x } D) {x : x 2 + 7x + 12 0, x 3, x } E) {x : x 2 + 8x + 12 0, x 4, x } 1. CEVAP ANAHTARI-4 1 D 2 D 3 C 4 E 5 A 6 A 7 B 8 D 9 E 10 C 11 E 12 B 13 D 14 E 15 B 16 C 17 B 18 E 19 A 20 B Test 5 A = {x : x 480, x + } kümesinin kaç elemanı 3 ve 5 ile tam bölünebilir? A) 28 B) 30 C) 32 D) 36 E) 40 2. A = {x : x < 480, x + } kümesinin kaç elemanı 4 ve 6 ile tam bölünebilir? 3. A = {x : x < 195, x + } kümesinin kaç elemanı 3 veya 5 ile tam bölünebilir? A) 81 B) 84 C) 86 D) 89 E) 90 4. A = {x : x < 235, x + } kümesinin kaç elemanı 4 le bölünür ama 3 le bölünmez? A) 40 B) 39 C) 38 D) 37 E) 36 5. A = {x : x 196, x + } kümesinin kaç elemanı 3 ve 4 le bölünürken, 7 yle bölünmez? A) 16 B) 15 C) 14 D) 13 E) 12 6. A = {x : x < 131, x + } kümesinin kaç elemanı 3 veya 5 ile bölünüp, 10 ile bölünmez? A) 48 B) 56 C) 61 D) 70 E) 72 7. A = {x : 13 x < 146, x } kümesinin kaç elemanı 3 veya 7 ile bölünüp, 6 ile bölünmez? A) 65 B) 63 C) 50 D) 35 E) 34 8. A = {x : x = 4k, 30 x < 204, k } B = {x : x = 3k, 46 x < 210, k } kümeleri veriliyor. Buna göre s(a B) kaçtır? A) 10 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 A) 35 B) 36 C) 37 D) 39 E) 40 18
9. A = {x : x = 4k, 12 x 230, k } B = {x : x = 6k, 19 x 240, k } kümeleri veriliyor. Buna göre s(a B) kaçtır? A) 75 B) 74 C) 72 D) 70 E) 68 10. A = {x : x = 5k, 12 x 140, k } B = {x : x = 4k, 30 x < 160, k } kümeleri veriliyor. Buna göre s(a B) kaçtır? A) 24 B) 20 C) 18 D) 16 E) 12 11. A = {x : x = 4k, x > 125, k } B = {x : x = 6k, x 467, k } kümeleri veriliyor. Buna göre s(a B) kaçtır? A) 26 B) 28 C) 29 D) 30 E) 32 12. 34 kişilik bir grupta futbol veya basketbol oynanmaktadır. Her iki oyunu birden oynayan kişi sayısı 10 dur. Bu grupta 23 kişi futbol oynadığına göre basketbol oynayan kaç kişidir? A) 11 B) 21 C) 22 D) 23 E) 24 13. İngilizce veya Almanca dillerinin konuşulduğu 40 kişilik bir toplulukta, 16 kişi her iki dili birden konuşmaktadır. Sadece İngilizce konuşanların sayısı, sadece Almanca konuşanların sayısı kadardır. Kaç kişi İngilizce konuşmaktadır? A) 24 B) 26 C) 27 D) 28 E) 30 14. 45 kişilik bir toplulukta futbol ve basketbol oynayanların sayısı 9 kişidir. Sadece futbol oynayanlar, sadece basketbol oynayanlar ve hiçbirini oynamayanların sayısı eşittir. Bu grupta futbol veya basketbol oynayanların sayısı kaçtır? A) 24 B) 30 C) 32 D) 33 E) 36 15. 13 kişilik bir toplulukta futbol ve basketbol oyunlarını oynayanlarının iki katının bir fazlası kadar futbol veya basketbol oynamayan vardır. Grupta 6 kişi futbol oynamaktadır. Sadece futbol oynayanların sayısı, sadece basketbol oynayanların sayısından iki fazladır. Sadece basketbol oynayan kaç kişi vardır? A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1 16. Almanca veya İngilizce dillerinden en az birinin konuşulduğu bir toplulukta Almanca bilenlerin sayısı, her iki dili birden bilenlerin sayısının 2 katıdır. 10 kişinin İngilizce bildiği 15 kişilik bir toplulukta Almanca bilen kaç kişidir? A) 12 B) 10 C) 9 D) 8 E) 6 17. Bir toplulukta futbol veya basketbol oynayanların veya bu oyunları oynamayanlar vardır. En az bir oyun bilenler 14 kişi, en çok bir oyun bilenler ise 10 kişidir. Her iki oyunu birden oynayanların sayısı oyun bilmeyenlerin 3 katı kadardır. Buna göre bu toplulukta kaç kişi vardır? A) 20 B) 19 C) 18 D) 17 E) 16 18. Almanca veya İngilizce dillerinden sadece 1 dil bilenlerin sayısı 14 tür. Bu toplulukta en çok 1 dil bilenlerin sayısı 16 dır. Dil bilmeyen kaç kişi vardır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 19
19. Bir sınıfta basketbol oynamayanların sayısı 15, voleybol oynamayanların sayısı 18 dir. En çok birini oynayanların sayısı ise 23 tür. Basketbol ya da voleybol oynayan kaç kişi vardır? A) 10 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 20. Bir sınıftaki öğrencilerin %70 i futbol, %40 ı basketbol oynamaktadır. Her ki oyunun birden oynayanların sayısı ise 5 tir. Yalnız basketbol oynayan kaç kişi vardır? A) 11 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 CEVAP ANAHTARI-5 1 C 2 D 3 E 4 B 5 C 6 A 7 D 8 C 9 A 10 B 11 B 12 B 13 D 14 D 15 D 16 B 17 E 18 B 19 C 20 E Test 6 1. İngilizce ve Almanca dillerinden en az birinin konuşulduğu bir toplulukta İngilizce bilenler sınıfın %68 i, Almanca bilenler ise sınıfın %64 üdür. Bu sınıfta sadece Almanca bilen en az kaç kişi vardır? A) 10 B) 9 C) 8 D) 7 E) 6 2. 36 kişilik bir sınıfta 12 kişi İngilizce bilmektedir. İngilizce bilenlerin hepsi Almanca bilenlerin bir kısmından oluşmaktadır. Bu sınıfta Almanca bilmeyenlerin sayısı, Almanca bilenlerin sayısının beşte biri ise Almanca bilmeyen kaç kişi vardır? A) 5 B) 6 C) 7 D) 8 E) 9 3. Futbol, voleybol veya basketbol oyunlarından en az birinin oynandığı bir grupta, 11 kişi futbol, 13 kişi basketbol ve 15 kişi voleybol oynamaktadır. 3 kişi futbol ve basketbol, 4 kişi futbol ve voleybol, 5 kişi voleybol ve basketbol oynamaktadır. 1 kişi bu oyunların üçünü birden oynamaktadır. Bu grupta toplam kaç kişi vardır? A) 24 B) 25 C) 26 D) 27 E) 28 4. Dil bilmeyen 9 kişinin olduğu 44 kişilik bir toplulukta 17 kişi İngilizce, 17 kişi Almanca ve 17 kişi Fransızca bilmektedir. İngilizce ve Almanca bilen 5, İngilizce ve Fransızca bilen 6, Almanca ve Fransızca bilen 7 kişidir. Bu toplulukta her üç dili birden bilen kaç kişi vardır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 5. En fazla iki dilin konuşulduğu bir toplulukta Almanca konuşan herkes İngilizce, Fransızca konuşan herkes ise Rusça konuşabilmektedir. En çok 1 dil konuşanlar 8 kişidir. Bu grupta iki dil konuşanların sayısı 17 ise toplam kaç kişi vardır? A) 9 B) 18 C) 21 D) 25 E) 35 6. Türkçe, Matematik ve Coğrafya derslerinden herhangi ikisinin seçildiği bir toplulukta Türkçe dersini 24, Matematik dersini 21, Coğrafya dersini ise 19 kişi seçmiştir. Türkçe dersini seçmeyen kaç kişi vardır? A) 8 B) 9 C) 10 D) 11 E) 12 7. 52 kişilik bir grupta İngilizce, Almanca, Fransızca dillerinden en az biri konuşulmaktadır. Yalnız 1 dil bilen 40, her üç dili birden bilen 7 kişidir. Sadece 2 dil bilen kaç kişidir? A) 12 B) 8 C) 5 D) 4 E) 3 20