如何通过结合律与德摩根定律证明(A∩B∩C)'=(A'∪B'∪C')
证明集合论等式:(A ∩ B ∩ C)' = A' ∪ B' ∪ C'
没问题,我一步步带你用结合律和德摩根定律搞定这个证明,核心思路就是把三个集合的运算拆成两次两个集合的运算,套两次德摩根定律就搞定了:
第一步:用交集结合律给集合分组
集合的交集结合律是说:不管怎么给多个集合的交集加括号,结果都不变,也就是 (X ∩ Y) ∩ Z = X ∩ (Y ∩ Z)。
我们先把 A ∩ B ∩ C 分组为 (A ∩ B) ∩ C——相当于把 A∩B 当成一个整体集合,这样原式左边就变成了 [(A ∩ B) ∩ C]',完美适配德摩根定律的“两个集合交集的补集”形式。
第二步:第一次套用德摩根定律
德摩根定律的核心规则之一:两个集合交集的补集,等于它们各自补集的并集,也就是 (X ∩ Y)' = X' ∪ Y'。
把 X = A∩B,Y = C 代入这个规则,就能得到:[(A ∩ B) ∩ C]' = (A ∩ B)' ∪ C'
第三步:第二次套用德摩根定律
现在我们还剩 (A ∩ B)' 这个部分,直接再用一次德摩根定律:把 X=A,Y=B 代入,得到 (A ∩ B)' = A' ∪ B'。
把这个结果替换回去,就有:(A ∩ B)' ∪ C' = (A' ∪ B') ∪ C'
第四步:用并集结合律简化(可选,但更直观)
并集同样满足结合律:(X ∪ Y) ∪ Z = X ∪ (Y ∪ Z),所以 (A' ∪ B') ∪ C' 可以直接去掉括号写成 A' ∪ B' ∪ C',这就和原式的右边完全一致了。
完整推导链
把所有步骤串起来就是:
(A ∩ B ∩ C)' = [(A ∩ B) ∩ C]' // 交集结合律,重新分组 = (A ∩ B)' ∪ C' // 第一次应用德摩根定律 = (A' ∪ B') ∪ C' // 第二次应用德摩根定律 = A' ∪ B' ∪ C' // 并集结合律,简化表达式
这样就完成了等式的证明,本质就是用结合律把多集合运算拆解成德摩根定律能处理的双集合形式,两次套用定律就得到结果啦。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Rissalat Ahmed
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