什么叫直积?什么叫笛卡尔乘积?

请介绍一下什么叫直积和笛卡尔乘积,以及它们的运算性质

2025-03-11 15:32:50

推荐回答（5个）

回答1：

笛卡尔乘积
名称定义
假设集合A={a,b}，集合B={0,1,2}，则两个集合的笛卡尔积为{(a,0),(a,1),(a,2),(b,0),(b,1),(b,2)}。可以扩展到多个集合的情况。类似的例子有，如果A表示某学校学生的集合，B表示该学校所有课程的集合，则A与B的笛卡尔积表示所有可能的选课情况。

笛卡儿积的运算性质
由于有序对中x,y的位置是确定的，因此A×B的记法也是确定的，不能写成B×A.
笛卡儿积也可以多个集合合成，A1×A2×…×An.
笛卡儿积的运算性质. 一般不能交换.
笛卡儿积，把集合A，B合成集合A×B，规定
A×B＝{½xÎAÙyÎB}

推导过程
给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：
D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜di�8�3Di，i＝1，2，…，n｝

所有域的所有取值的一个组合不能重复

例给出三个域：
D1=SUPERVISOR ={ 张清玫，刘逸 }
D2=SPECIALITY={计算机专业，信息专业}
D3=POSTGRADUATE={李勇，刘晨，王敏}
则D1，D2，D3的笛卡尔积为D：
D=D1×D2×D3 ＝

｛(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，
(张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)，
(张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)，
(刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)，
(刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)，
(刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏) ｝

这样就把D1,D2,D3这三个集合中的每个元素加以对应组合，形成庞大的集合群。
本个例子中的D中就会有2X2X3个元素，如果一个集合有1000个元素，有这样3个集合，他们的笛卡尔积所组成的新集合会达到十亿个元素。假若某个集合是无限集，那么新的集合就将是有无限个元素。

序偶与笛卡尔积
在日常生活中，有许多事物是成对出现的，而且这种成对出现的事物，具有一定的顺序。例如，上，下；左，右；3〈4；张华高于李明；中国地处亚洲；平面上点的坐标等。一般地说，两个具有固定次序的客体组成一个序偶，它常常表达两个客体之间的关系。记作〈x，y〉。上述各例可分别表示为〈上，下〉；〈左，右〉；〈3，4〉；〈张华，李明〉；〈中国，亚洲〉；〈a，b〉等。
序偶可以看作是具有两个元素的集合。但它与一般集合不同的是序偶具有确定的次序。在集合中{a，b}={b，a}，但对序偶〈a，b〉≠〈b，a〉。
设x，y为任意对象，称集合｛｛x｝,｛x,y｝｝为二元有序组，或序偶（ordered pairs），简记为。称x为的第一分量，称y为第二分量。
定义3-4.1 对任意序偶 , , = 当且仅当a＝c且b = d 。
递归定义n元序组
=｛｛a1｝，｛a1 , a2｝｝
= ｛｛a1 , a2｝,｛a1 , a2 , a3｝｝
= < , a3 >
= <, an>
两个n元序组相等
< a1，…an >= < b1，…bn >Û(a1=b1) ∧ …∧ (an=bn)
定义3-4.2 对任意集合 A1，A2 , …，An，

（1）A1×A2，称为集合A1，A2的笛卡尔积(Cartesian product)，定义为
A1 ×A2=｛x | $u $v(x = ∧u ÎA1∧vÎA2)｝=｛ | u ÎA1∧vÎA2｝

（2）递归地定义 A1 × A2× … × An
A1 × A2×… × An= (A1× A2 × …× An-1)×An
例题1 若A={α，β}，B={1，2，3}，求A×B，A×A，B×B以及（A×B）Ç（B×A）。
解 A×B={〈α，1〉，〈α，2〉，〈α，3〉，〈β，1〉，〈β，2〉，<β，3〉}
B×A={〈1，α〉，〈1，β〉，〈2，α〉，〈2，β〉，〈3，α〉，〈3，β〉}
A×A={〈α，α〉，〈α，β〉，〈β，α〉，〈β，β〉}
B×B={〈1，1〉，〈1，2〉，〈1，3〉，〈2，1〉，〈2，2〉，〈2，3〉，〈3，1〉，〈3，2〉，〈3，3〉}
（A×B）Ç（B×A）=Æ
由例题1可以看到（A×B）Ç（B×A）=Æ
我们约定若A=Æ或B=Æ，则A×B=Æ。
由笛卡尔定义可知：
（A×B）×C={〈〈a，b〉，c〉|（〈a，b〉∈A×B）∧（c∈C）}
={〈a，b，c〉|（a∈A）∧（b∈B）∧（c∈C）}
A×（B×C）={〈a，〈b，c〉〉|（a∈A）∧（〈b，c〉∈B×C）}
由于〈a，〈b，c〉〉不是三元组，所以
（A×B）×C ≠A×（B×C）
定理3-4.1 设A, B, C为任意集合，*表示 È，Ç或 – 运算，那么有如下结论：
笛卡尔积对于并、交差运算可左分配。即：
A×(B*C)＝(A×B)*(A×C)

笛卡尔积对于并、交差运算可右分配。即：
(B*C) ×A＝(B×A)*(C×A)

¤ 当*表示 È时，结论（1）的证明思路:(讨论叙述法)
先证明A×(B È C)Í(A×B) È (A×C) 从∈A×(BÈC)出发，推出∈(A ×B) È (A×C)
再证明(A×B) È (A×C) Í A×(B È C)
从∈(A×B) È (A×C)出发，推出∈A×(BÈC)
当*表示 È时，结论（2）的证明思路:(谓词演算法) 见P-103页。¤
定理3-4.2 设A, B, C为任意集合，若C ≠ F，那么有如下结论：
AÍBÛ(A×C ÍB×C) Û (C×AÍC×B) ¤

定理前半部分证明思路 :(谓词演算法)
先证明AÍB Þ (A×CÍB×C)
以AÍB 为条件，从∈A×C出发，推出∈B×C
得出(A×CÍB×C)结论。
再证明(A×C ÍB×C) Þ AÍB
以C≠F为条件，从x∈A出发，对于y∈C，利用Þ附加式，推出x∈B
得出(AÍB)结论。见P-103页。 ¤
定理3-4.3 设A, B, C, D为任意四个非空集合，那么有如下结论：
A×B Í C×D的充分必要条件是AÍ C，BÍ D

¤证明思路:(谓词演算法)
先证明充分性： A×B Í C×D Þ AÍ C，BÍ D
对于任意的x∈A、y∈B，从∈A×B出发，利用条件A×BÍ C×D， ∈C×D，推出x∈C， y∈D。
再证明必要性： AÍ C，BÍ D ÞA×BÍ C×D
对于任意的x∈A、y∈B，从∈A×B出发，推出∈C×D。

笛卡尔（Descartes）乘积又叫直积。设A、B是任意两个集合，在集合A中任意取一个元素x，在集合B中任意取一个元素y，组成一个有序对（x，y），把这样的有序对作为新的元素，他们的全体组成的集合称为集合A和集合B的直积，记为A×B，即A×B={（x，y）|x∈A且y∈B}。

回答2：

直积又叫笛卡尔（Descartes）乘积。设( G1，* )、( G2，· )是两个群，有各自的乘法 *、· 和各自的单位元e、l，分别从G1和G2中任取一个元素组成所有可能的有序对，组成的集合记作G1×G2，在上面定义一个运算◎，对于G1×G2中任意两个元素(a1,B1)、(a2,B2)，规定(a1,B1) (a2,B2)=(a1 * a2,B1 · B2)，这叫做G1和G2的直积，记作{ G1×G2, ◎ }，单位元是(e,l)。

设A、B是任意两个集合，在集合A中任意取一个元素x，在集合B中任意取一个元素y，组成一个有序对（x，y），把这样的有序对作为新的元素，他们的全体组成的集合称为集合A和集合B的直积，记为A×B，即A×B={（x，y）|x∈A且y∈B}。
例如，R×R =〡(x,y)〡x∈R,y∈R〡即为xOy面上全体点的集合，R×R常常记作R^2
运算：
1.对任意集合A，根据定义有
AxΦ =Φ , Φ xA=Φ
2.一般地说，笛卡尔积运算不满足交换律，即
AxB≠BxA（当A≠Φ ∧B≠Φ∧A≠B时）
3.笛卡尔积运算不满足结合律，即
(AxB)xC≠Ax(BxC)（当A≠Φ ∧B≠Φ∧C≠Φ时)
4.笛卡尔积运算对并和交运算满足分配律，即
Ax(B∪C)=(AxB)∪(AxC)
(B∪C)xA=(BxA)∪(CxA)
Ax(B∩C)=(AxB)∩(AxC)
(B∩C)xA=(BxA)∩(CxA)

笛卡尔乘积案例
给出三个域：
D1=SUPERVISOR = { 张清玫，刘逸 }
D2=SPECIALITY= {计算机专业，信息专业}
D3=POSTGRADUATE = {李勇，刘晨，王敏}
则D1，D2，D3的笛卡尔积为D：
D=D1×D2×D3 ={(张清玫, 计算机专业, 李勇), (张清玫, 计算机专业, 刘晨),
(张清玫, 计算机专业, 王敏), (张清玫, 信息专业, 李勇),
(张清玫, 信息专业, 刘晨), (张清玫, 信息专业, 王敏),
(刘逸, 计算机专业, 李勇), (刘逸, 计算机专业, 刘晨),
(刘逸, 计算机专业, 王敏), (刘逸, 信息专业, 李勇),
(刘逸, 信息专业, 刘晨), (刘逸, 信息专业, 王敏)}
这样就把D1,D2,D3这三个集合中的每个元素加以对应组合，形成庞大的集合群。
本个例子中的D中就会有2X2X3个元素，如果一个集合有1000个元素，有这样3个集合，他们的笛卡尔积所组成的新集合会达到十亿个元素。假若某个集合是无限集，那么新的集合就将是有无限个元素。

回答3：

直积和笛卡尔乘积同义。

1、直积又叫笛卡尔(Descartes)乘积。

2、设( G1，* )、( G2，· )是两个群，有各自的乘法 *、· 和各自的单位元e、l，分别从G1和G2中任取一个元素组成所有可能的有序对，组成的集合记作G1×G2，在上面定义一个运算◎，对于G1×G2中任意两个元素(a1,B1)、(a2,B2)，规定(a1,B1) (a2,B2)=(a1 * a2,B1 · B2)，这叫做G1和G2的直积，记作{ G1×G2, ◎ }，单位元是(e,l)。

3、用两条直线来代替平面就是直和吧不用知道平面中的每个向量只要知道这两条直线中的各自的一个向量组成的向量对就行了，向量对就对应了平面中的向量那两条直线都是向量空间各自有自己的加法和数乘结构，从他们就可定义向量对的加法和数乘结构那两条直线的直和就跟平面是同构的。

4、有限个空间做笛卡尔积集合，上面定义加法和数乘构成的向量空间叫直和空间。如果是无限个的话就称为直积空间，这时做笛卡尔积要用到选择公理。

回答4：

设( G1，* )、( G2，�6�1 )是两个群，有各自的乘法 *、�6�1 和各自的单位元e、l，分别从G1和G2中任取一个元素组成所有可能的有序对，组成的集合记作G1×G2，在上面定义一个运算◎，对于G1×G2中任意两个元素(a1,B1)、(a2,B2)，规定(a1,B1) (a2,B2)＝(a1 * a2,B1 �6�1 B2)，这叫做G1和G2的直积，记作{ G1×G2, ◎ }，单位元是(e,l)。

回答5：

设A、B为集合，用A中的元素x作第一元素，B中的元素y作第二元素，构成有序对，所有这样的有序对组成的集合，叫做A和B的笛卡儿积，记做A×B。

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