冪集計算器
產生有限集合的所有子集,並以2的n次方規則核對子集總數。
產生冪集
輸入最多十個相異元素,並以逗號分隔。
關於冪集
一個集合的冪集,是由該集合所有可能的子集所構成的集合。它包含空集合、各個單元素子集、所有較大的組合,以及原集合本身。若集合有n個相異元素,其冪集一定有2的n次方個成員。這個數量來自簡單的選擇:對原集合中的每個元素,子集可以納入或排除。將n個獨立元素各自的兩種選擇相乘,就得到2的n次方個可能的子集。
本計算器接受以逗號分隔的標籤,並直接建立這些組合。對於含有a與b的集合,結果會列出空集合、只含a的子集、只含b的子集,以及同時包含兩者的子集。子集出現的順序不會改變冪集,因為數學上的集合沒有順序。同樣地,子集內元素的順序也沒有數學意義,但計算器會保留輸入順序,方便閱讀。
冪集廣泛應用於離散數學、機率、邏輯、資訊科學與資料分析。可用特徵所成集合的冪集,代表所有特徵選取方式。候選任務所成集合的冪集,代表每種可能的任務組合。在機率論中,有限樣本空間的冪集可作為事件空間。資料庫查詢、存取權限組合、測試組態與最佳化搜尋,都運用相同的基本概念。
每新增一個元素,結果數量就會加倍。三個元素產生八個子集,五個產生三十二個,十個產生1,024個。由於數量呈指數成長,本頁將產生範圍限制為十個相異元素。此限制讓完整清單易於閱讀,也避免瀏覽器產生超乎預期的龐大結果。對更大的集合,仍可用2的n次方計算數量,而不必列出每個成員。
重複輸入的標籤視為同一個元素,因為集合不包含重複項目。逗號前後的空白會被忽略,因此紅、綠、藍等標籤可正常輸入。如果兩個物件需要區分,請使用不同標籤,例如硬幣1與硬幣2應有不同名稱。產生的表示法採用方括號而非集合大括號,讓在地化文字清楚易讀,也避免與訊息預留位置混淆。空集合符號代表唯一一個不含任何元素的子集。
冪集範例
每增加一個相異元素,子集數量就會加倍。
| 原集合 | 子集數量 | 部分子集 |
|---|---|---|
| a | 2 | 空集合與[a]。 |
| a, b | 4 | 包含∅、[a]、[b]與[a, b]。 |
| 1, 2, 3 | 8 | 包含元素數量從零到三的所有子集。 |
| 紅, 綠, 藍, 金 | 16 | 四個各自獨立的納入或排除選擇。 |
如何使用冪集計算器
- 輸入各個相異的集合元素,並以逗號分隔相鄰元素。
- 確認清單中的相異元素不超過十個。
- 選擇「產生冪集」,列舉所有可能的子集。
- 查看子集數量,並複製所需的組合。
冪集計算器常見問題
冪集包含空集合嗎?
是的,空集合是任何集合的子集,也包括空集合本身。因此,每個冪集中都恰好有一個空集合。
原集合是其冪集的成員嗎?
是的,每個集合都是自身的子集。原集合是其冪集中元素數量最多的成員。
一個集合有多少個子集?
含有n個相異元素的有限集合有2的n次方個子集。每個元素都有兩種獨立選擇:納入或排除。
為什麼要移除重複元素?
數學集合由相異元素組成,不計重複項目。移除重複標籤可確保數量與產生的子集符合此定義。
什麼是真子集?
真子集包含原集合的部分元素或不含任何元素,但不等於原集合。因此,非空有限集合的真子集數量比子集總數少一個。