تقاطع

تقاطع (باللون الأحمر) قرصين (أبيض وأحمر بحدود سوداء).
تتقاطع الدائرة (السوداء) مع الخط ( البنفسجي) في نقطتين (حمراوين). ويتقاطع القرص (الأصفر) مع الخط في القطعة المستقيمة بين النقطتين الحمراوين.
يظهر تقاطع D و E باللون الرمادي المائل للبنفسجي. أما تقاطع A مع أي من B أو C أو D أو E فهو المجموعة الفارغة .

في الرياضيات ، يُعرَّف تقاطع عنصرين أو أكثر بأنه عنصر آخر يتألف من كل ما يحتويه كل عنصر من العناصر الموجودة في جميع العناصر الأخرى في آن واحد. على سبيل المثال، في الهندسة الإقليدية ، عندما لا يكون خطان في مستوى واحد متوازيين، فإن نقطة تقاطعهما هي النقطة التي يلتقيان عندها. وبشكل أعم، في نظرية المجموعات ، يُعرَّف تقاطع المجموعات بأنه مجموعة العناصر التي تنتمي إلى جميعها.

يمكن النظر إلى التقاطعات إما بشكل جماعي أو فردي، انظر التقاطع (الهندسة) كمثال على الحالة الأخيرة. يوضح التعريف المذكور أعلاه النظرة الجماعية، حيث ينتج عن عملية التقاطع دائمًا مجموعة محددة جيدًا وفريدة، وإن كانت قد تكون فارغة، من الكائنات الرياضية. في المقابل، تركز النظرة الفردية على العناصر المنفصلة لهذه المجموعة. وبناءً على هذه النظرة، لا يشترط أن تكون التقاطعات فريدة، كما يتضح من نقطتي التقاطع بين دائرة وخط في الصورة. وبالمثل، لا يشترط وجود التقاطعات (الفردية) كما هو الحال بين خطين متوازيين ولكنهما مختلفان في الهندسة الإقليدية .

التقاطع أحد المفاهيم الأساسية في الهندسة . يمكن أن يتخذ التقاطع أشكالًا هندسية متنوعة ، لكن النقطة هي الشكل الأكثر شيوعًا في الهندسة المستوية . تُعرّف هندسة الوقوع التقاطع (عادةً بين الأسطح المستوية ) بأنه جسم ذو بُعد أقل يقع على كل من الأجسام الأصلية. في هذا النهج، قد يكون التقاطع غير مُعرّف أحيانًا، كما هو الحال مع الخطوط المتوازية . في كلتا الحالتين، يعتمد مفهوم التقاطع على الاقتران المنطقي . تُعرّف الهندسة الجبرية التقاطعات بطريقتها الخاصة من خلال نظرية التقاطع .

في نظرية المجموعات

باعتبار الطريق مطابقًا لمجموعة جميع مواقعه، فإن تقاطع الطريق (السماوي) لطريقين (الأخضر والأزرق) يتوافق مع تقاطع مجموعاتهما.

تقاطع مجموعتين A و B هو مجموعة العناصر الموجودة في كل من A و B. بصورة رسمية،

أب={x:xأ و xب}{\displaystyle A\cap B=\{x:x\in A{\text{ and }}x\in B\}}[ 1 ]

على سبيل المثال، إذاأ={1،3،5،7}{\displaystyle A=\{1,3,5,7\}}وب={1،2،4،6}{\displaystyle B=\{1,2,4,6\}}، ثمأب={1}{\displaystyle A\cap B=\{1\}}. مثال أكثر تفصيلاً (يتضمن مجموعات غير منتهية) هو:

أ={x: x عدد صحيح زوجي}{\displaystyle A=\{x:{\text{ x عدد زوجي}}\}}
ب={x: x عدد صحيح يقبل القسمة على 3}{\displaystyle B=\{x:{\text{ x عدد صحيح يقبل القسمة على 3}}\}} ، ثم{\displaystyle {\text{ , then}}}
أب={6،12،18،...}{\displaystyle A\cap B=\{6,12,18,\dots \}}

كمثال آخر، فإن العدد 5 لا يقع ضمن تقاطع مجموعة الأعداد الأولية {2، 3، 5، 7، 11،  ...} ومجموعة الأعداد الزوجية {2، 4، 6، 8، 10،  ...} ، لأنه على الرغم من أن 5 عدد أولي، إلا أنه ليس عددًا زوجيًا.

يمكن أن تحتوي المجموعات على تقاطع فارغ. على سبيل المثال، إذاأ={أمy،أأرoن،أرجuن}{\displaystyle A=\{Amy,\,Aaron,\,Arjun\}}وب={بأرأجك،بأs،بهـتتy}{\displaystyle B=\{Barack,\,Bas,\,Betty\}}، ثمأب={\displaystyle A\cap B=\emptyset }. تسمى هذه المجموعات بالمجموعات المنفصلة ويمكن القول بشكل عام أنها لا تحتوي على تقاطع.

في الهندسة

تمثل النقطة الحمراء نقطة تقاطع الخطين.

في الهندسة ، يُعرف التقاطع بين الأشكال الهندسية (التي تُعتبر مجموعات من النقاط) بأنه نقطة أو خط أو منحنى مشترك بين شكلين أو أكثر (مثل الخطوط والمنحنيات والمستويات والأسطح). أبسط مثال على ذلك في الهندسة الإقليدية هو تقاطع خطين مختلفين ، والذي يكون إما نقطة واحدة (تُسمى أحيانًا رأسًا ) أو فارغًا (إذا كان الخطان متوازيين ). تشمل أنواع التقاطع الهندسي الأخرى ما يلي:

يُعدّ تحديد تقاطع الأشكال المستوية - وهي أشكال هندسية خطية مُضمنة في فضاء متعدد الأبعاد - مهمةً بسيطةً في الجبر الخطي ، وتحديدًا حلّ نظام من المعادلات الخطية . وبشكل عام، يؤدي تحديد التقاطع إلى معادلات غير خطية ، يُمكن حلّها عدديًا ، باستخدام طريقة نيوتن التكرارية على سبيل المثال . وتؤدي مسائل التقاطع بين خط مستقيم وقطاع مخروطي (دائرة، قطع ناقص ، قطع مكافئ، إلخ) أو سطح تربيعي (كرة، أسطوانة، قطع زائد ، إلخ) إلى معادلات تربيعية يُمكن حلّها بسهولة. أما التقاطعات بين الأسطح التربيعية فتؤدي إلى معادلات من الدرجة الرابعة يُمكن حلّها جبريًا .

تم توسيع مفهوم التقاطع من الهندسة إلى حالة عملية مع المجموعات، التقاطع (نظرية المجموعات) ، في أعمال جوزيبي بيانو .

الترميز

يُشار إلى التقاطع بالرمز U+2229 INTERSECTION من عوامل التشغيل الرياضية في Unicode .

استُخدم الرمز U+2229 INTERSECTION لأول مرة من قِبل هيرمان غراسمان في كتابه Die Ausdehnungslehre عام 1844 كرمز عام للعمليات، وليس كرمز مُخصص للتقاطع. ومن ثم، استخدمه جوزيبي بيانو (1858-1932) للتقاطع، في عام 1888 في كتابه Calcolo geometrico secondo l'Ausdehnungslehre di H. Grassmann . [ 2 ] [ 3 ]

كما ابتكر بيانو الرموز الكبيرة للتقاطع العام والاتحاد لأكثر من فئتين في كتابه Formulario mathematico الصادر عام 1908. [ 4 ] [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. فيريشاجين، نيكولاي كونستانتينوفيتش؛ شين، ألكسندر (2002-01-01). نظرية المجموعات الأساسية . الجمعية الأمريكية للرياضيات. ISBN 9780821827314.
  2. ^ بيانو ، جوزيبي (1888/01/01). الحساب الهندسي الثاني لـ Ausdehnungslehre di H. Grassmann: preceduto dalle Operationi della logica deduttiva (باللغة الإيطالية). تورينو : فراتيلي بوكا .
  3. كاجوري، فلوريان (1 يناير 2007). تاريخ الرموز الرياضية . تورينو: كوزيمو، إنك. ISBN 9781602067141.
  4. ^ بيانو ، جوزيبي (1908/01/01). صيغة الرياضيات، تومو الخامس (باللغة الإيطالية). تورينو: Edizione cremonese (طبع بالفاكس في روما، 1960). ص. 82. أو سي إل سي 23485397 .  
  5. أقدم استخدامات رموز نظرية المجموعات والمنطق