两个集合A,B的对称差为:A+B=(A-B)∪(B-A)。现在已知A+B=A。则下面哪个命题为真(Φ为空集)?
分析条件
由对称差定义,条件 A+B=AA+B=A 即为:
该等式左边是两个不相交集合的并。
推导必要条件
任取 x∈Ax∈A,则 x∈(A−B)∪(B−A)x∈(A−B)∪(B−A)。
若 x∈B−Ax∈B−A,则 x∈Bx∈B 且 x∉Ax∈/A,与 x∈Ax∈A 矛盾。
因此必有 x∈A−Bx∈A−B,即 x∉Bx∈/B。
这说明 A∩B=∅A∩B=∅,从而 A−B=AA−B=A。
代入条件得:
A∪(B−A)=A.A∪(B−A)=A.所以 B−A⊆AB−A⊆A。但 B−AB−A 与 AA 不相交(因为 B−AB−A 中的元素都不在 AA 中),故只能有 B−A=∅B−A=∅,即 B⊆AB⊆A。
综上,我们得到两个结论:
A∩B=∅A∩B=∅,
B⊆AB⊆A。
得到最终结论
由 B⊆AB⊆A 知,任意 x∈Bx∈B 都有 x∈Ax∈A;又由 A∩B=∅A∩B=∅ 知,x∉A∩Bx∈/A∩B,但 x∈Ax∈A 且 x∈Bx∈B 意味着 x∈A∩Bx∈A∩B,矛盾。因此 BB 中不能有任何元素,即:
反之,若 B=∅B=∅,则 A+B=(A−∅)∪(∅−A)=A∪∅=AA+B=(A−∅)∪(∅−A)=A∪∅=A,满足条件。
故条件 A+B=AA+B=A 等价于 B=∅B=∅。
判断选项
A A∪B=∅A∪B=∅:要求 AA 和 BB 均为空,但条件只要求 BB 为空,AA 可任意,故不一定为真。
B A⊆BA⊆B:即 A⊆∅A⊆∅,这要求 A=∅A=∅,不一定为真。
C B⊆AB⊆A:当 B=∅B=∅ 时,空集是任何集合的子集,该命题成立。但在逻辑上,从条件可直接推出 B⊆AB⊆A(见第2步),因此该命题为真。
D B=∅B=∅:如上所述,这是充要条件,必然为真。
从条件必然推出的结论是 B=∅B=∅ 和 B⊆AB⊆A,两者皆真。但通常此类问题中,对称差等于其中一个集合当且仅当另一个集合为空,是最直接且本质的结论。若题目为单选题,D 是最精确的答案。