1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية المجموعات :

Inclusion-Exclusion Principle

المؤلف:  Andrews, G. E

المصدر:  Number Theory. Philadelphia, PA: Saunders

الجزء والصفحة:  ...

29-12-2021

1445

Inclusion-Exclusion Principle

Let |A| denote the cardinal number of set A, then it follows immediately that

 |A union B|=|A|+|B|-|A intersection B|,

(1)

where  union  denotes union, and  intersection  denotes intersection. The more general statement

 | union _(i=1)^NE_i|<=sum_(i=1)^N|E_i|,

(2)

also holds, and is known as Boole's inequality or one of the Bonferroni inequalities.

This formula can be generalized in the following beautiful manner. Let A=<span style={A_i}_(i=1)^p" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline5.gif" style="height:19px; width:69px" /> be a p-system of S consisting of sets A_1, ..., A_p, then

 |A_1 union A_2 union ... union A_p|=sum_(1<=i<=p)|A_i|-sum_(1<=i_1<i_2<=p)|A_(i_1) intersection A_(i_2)|+sum_(1<=i_1<i_2<i_3<=p)|A_(i_1) intersection A_(i_2) intersection A_(i_3)|-...+(-1)^(p-1)|A_1 intersection A_2 intersection ... intersection A_p|,

(3)

where the sums are taken over k-subsets of A. This formula holds for infinite sets S as well as finite sets (Comtet 1974, p. 177).

The principle of inclusion-exclusion was used by Nicholas Bernoulli to solve the recontres problem of finding the number of derangements (Bhatnagar 1995, p. 8).

For example, for the three subsets A_1=<span style={2,3,7,9,10}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline11.gif" style="height:15px; width:116px" />, A_2=<span style={1,2,3,9}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline12.gif" style="height:15px; width:94px" />, and A_3=<span style={2,4,9,10}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline13.gif" style="height:15px; width:101px" /> of S=<span style={1,2,...,10}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline14.gif" style="height:15px; width:101px" />, the following table summarizes the terms appearing the sum.

# term set length
1 A_1 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline16.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 3, 7, 9, 10<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline17.gif" style="height:15px; width:5px" /> 5
  A_2 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline19.gif" style="height:15px; width:5px" />1, 2, 3, 9<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline20.gif" style="height:15px; width:5px" /> 4
  A_3 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline22.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 4, 9, 10<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline23.gif" style="height:15px; width:5px" /> 4
2 A_1 intersection A_2 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline25.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 3, 9<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline26.gif" style="height:15px; width:5px" /> 3
  A_1 intersection A_3 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline28.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 9, 10<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline29.gif" style="height:15px; width:5px" /> 3
  A_2 intersection A_3 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline31.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 9<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline32.gif" style="height:15px; width:5px" /> 2
3 A_1 intersection A_2 intersection A_3 <span style={" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline34.gif" style="height:15px; width:5px" />2, 9<span style=}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline35.gif" style="height:15px; width:5px" /> 2

|A_1 union A_2 union A_3| is therefore equal to (5+4+4)-(3+3+2)+2=7, corresponding to the seven elements A_1 union A_2 union A_3=<span style={1,2,3,4,7,9,10}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Inclusion-ExclusionPrinciple/Inline38.gif" style="height:15px; width:212px" />.


REFERENCES:

Andrews, G. E. Number Theory. Philadelphia, PA: Saunders, pp. 139-140, 1971.

Andrews, G. E. q-Series: Their Development and Application in Analysis, Number Theory, Combinatorics, Physics, and Computer Algebra. Providence, RI: Amer. Math. Soc., p. 60, 1986.

Bhatnagar, G. Inverse Relations, Generalized Bibasic Series, and Their U(n) Extensions. Ph.D. thesis. Ohio State University, 1995.

Comtet, L. Advanced Combinatorics: The Art of Finite and Infinite Expansions, rev. enl. ed. Dordrecht, Netherlands: Reidel, pp. 176-177, 1974.

da Silva. "Proprietades geraes." J. de l'Ecole Polytechnique, cah. 30.

de Quesada, C. A. "Daniel Augusto da Silva e la theoria delle congruenze binomie." Ann. Sci. Acad. Polytech. Porto, Coīmbra 4, 166-192, 1909.

Dohmen, K. Improved Bonferroni Inequalities with Applications: Inequalities and Identities of Inclusion-Exclusion Type. Berlin: Springer-Verlag, 2003.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, p. 66, 2003.

Knuth, D. E. The Art of Computer Programming, Vol. 1: Fundamental Algorithms, 3rd ed. Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 178-179, 1997.

Sylvester, J. "Note sur la théorème de Legendre." Comptes Rendus Acad. Sci. Paris 96, 463-465, 1883.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي