郭敦荣回答:
集合A含有n个元素,“则A的子集共有2^个,”的表达是不完整确切的;“A的真子集共有2^-1个”的表达是错误的。
正确的表达是:若集合A含有n个元素,则A的子集共有2^n个,A的真子集共有(2^n)-1个。A的真子集不包含集合A本身。
郭敦颙在其《数学纲领—微观数学与宏观数学》(发表于博客中国)第五章中给出了关于这个问题的解答——
第五章集合中元素的个数与基数
⒌1 基础知识
⒌⒈1集合中元素的可数性
不论有限的还是无限的任意集合,从动态上来说,对集合中元素个数多少的
量度对应于对自然数的量度.自然数是可数的,因此有
定理⒌1 集合中元素的个数具有可数性.可数性是量度集合中元素个数多少
的基础,也是基数(势)理论的基础.
⒌⒈2 集合的幂集
定义⒌1以一个集合的子集作为元素而成的集合,称为这个集合的幂集.
设一个集合为A,子集为Ai,i=1,2,…,A的幂集为A,则有
Ai∈A(黑体) (⒌⒈⒈1)
幂集A(黑体)={Ai︱i=1,2,…} (⒌⒈⒈2)
如集合 A={1,2.3},
则这个集合的子集为:A1,A2,A3,…,A8.
A1={1}
A2={2} ,A1〜A3取A的一个元素所成的子集,
A3={3}
A4={1,2}
A5={1,3} ,A4〜A6取A的两个元素所成的子集,
A6={2,3}
A7={1,2,3},
A8={}=.
那么, A={Ai︱i=1,2,…,8=2^ 3}.
一般地有 A={Ai︱i=1,2,…,2^ a}, ⒌⒈2)
a——集合A中元素的个数,
⒌⒈3 集合的基数(势)
定义⒌2一个集合的基数就是这个集合幂集的元素的个数,也就是子集的个数,基数也称为势.
设集合A的元素的个数为a,A的基数为α,易证
α=∑(组合)C下a上i=2^a,i=0,1,2,…,a (⒌⒈3)
由(⒌⒈3)式显然可知α为正整数,于是有
定理⒌2 集合的基数α必属于自然数N,即
α∈N(⒌⒈4)
在这里,n=a。
n个元素,在子集中可出现,也可不出现,所以共有2^n种可能。
规定,空集是任何集合的子集。