一道集合題目的思考
最近周圍同學(xué)開(kāi)始學(xué)高中集合了,在做題的時(shí)候遇到了一道題,具體而言,應(yīng)該是題目的答案不夠詳盡,題目與網(wǎng)上的答案如下所示。


而關(guān)于這道題,在仔細(xì)思考后,發(fā)現(xiàn)幾個(gè)比較重要的方向(最近在學(xué)高等代數(shù))以及一個(gè)猜想。所以將這道題拿出來(lái)分享,包括自己的思路發(fā)展過(guò)程。
一、錯(cuò)誤的開(kāi)始
看到這道題的時(shí)候,我有點(diǎn)手足無(wú)措。因?yàn)楹途W(wǎng)上的答案類似,認(rèn)為這是一個(gè)不需要證明就可以得到的結(jié)論,但是還是強(qiáng)行解釋了一下。具體如下:

但是在我回想這道題的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)了一定的錯(cuò)誤:整數(shù)集對(duì)乘法封閉,但是取集合A={x|x=2a,a∈Z},顯然集合A包含于Z而不等于Z。對(duì)運(yùn)算封閉并不能說(shuō)明能取整個(gè)集合,所以這個(gè)方法證偽。
二、偶然的發(fā)現(xiàn)
當(dāng)天下午,學(xué)習(xí)丘維聲老師的高等代數(shù),講到第三章(和第八章合講)的§13 集合的劃分,等價(jià)關(guān)系時(shí),丘老師用日歷來(lái)舉例(同時(shí)在丘老師的群表示論課程緒論中同樣提到過(guò)),對(duì)整數(shù)集按照模7同余的方式構(gòu)造等價(jià)關(guān)系進(jìn)行劃分,從而得出集合劃分的抽象方法,由此我發(fā)現(xiàn),這道題的證明也可以用類似的方式進(jìn)行。同時(shí),丘老師提到,在八九十年代,丘老師參與高考命題時(shí),會(huì)選擇命制證明兩集合相等的題目,該類型題目的證明思路是證明兩集合互相包含。由此開(kāi)始本次證明。
三、正式的證明
在有了以上思路的情況下,我立刻開(kāi)始書(shū)寫(xiě)證明過(guò)程:

四、歸納與猜測(cè)
根據(jù)上述內(nèi)容的證明,我對(duì)集合劃分的思想有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),整數(shù)集可以通過(guò)同余的等價(jià)方式找到等價(jià)類進(jìn)行劃分。同時(shí)得出了一個(gè)大膽的猜想:

希望有人可以給出證明或證偽。