Teoría de Conjuntos — Diagramas de Venn

Matemáticas Computacionales

02

Aviso Importante

Este es un material de apoyo no oficial, desarrollado por alumnos con la ayuda de inteligencia artificial. No representa la posición oficial de la institución ni de los profesores.
No cuestione ni moleste a los profesores sobre este contenido. El material está basado en apuntes tomados durante las clases e investigaciones complementarias hechas por los propios alumnos.
Este material puede contener imprecisiones. En caso de duda, consulte siempre el material oficial proporcionado por el profesor y las referencias al final.
Sugerencias y Correcciones
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03
ÍNDICE

Contenido

04
INTRODUCCIÓN

¿Qué son los Conjuntos?

Un conjunto es una colección de elementos distintos — cada elemento aparece solo una vez. El orden no importa: {1, 2, 3} y {3, 1, 2} representan exactamente el mismo conjunto. En programación, los conjuntos funcionan como estructuras de tipo Set, donde los duplicados se eliminan automáticamente.

Los conjuntos se escriben con llaves. Podemos listar los elementos directamente — A = {1, 2, 3} — o describir con una regla: A = {x | x es par}, que se lee "A es el conjunto de todos los x tal que x es par". El Conjunto Universo (U) contiene todos los elementos que estamos considerando en un contexto dado: todo lo que "existe" en nuestro problema.

Los Diagramas de Venn son la forma visual más clásica de representar conjuntos: cada conjunto es un círculo, y el rectángulo que lo rodea es el universo (U). Cuando dos círculos se superponen, la región de superposición representa los elementos que pertenecen a ambos conjuntos al mismo tiempo. Las secciones siguientes muestran cada operación con diagramas coloridos y ejemplos prácticos de software.

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OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 1 — Conjuntos Definidos por Lista

A = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15}
B = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
A ∪ BUnión
UAB191535711132
A ∪ B = {1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15}

TODOS los elementos de A y B combinados (sin repetición).

Unir dos listas de IDs de usuarios de bases de datos diferentes — quieres TODOS los usuarios únicos.

A ∩ BIntersección
UAB191535711132
A ∩ B = {3, 5, 7, 11, 13}

SOLO los elementos que están en A Y en B al mismo tiempo.

Encontrar amigos en común entre dos perfiles de redes sociales.

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OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 1 — Conjuntos Definidos por Lista

A \ B • B \ A

A \ BDiferencia (A menos B)
UAB191535711132
A \ B = {1, 9, 15}

Elementos que están en A pero NO están en B.

Usuarios que tienen cuenta pero nunca hicieron una compra.

B \ ADiferencia (B menos A)
UAB191535711132
B \ A = {2}

Elementos que están en B pero NO están en A.

Funcionalidades pedidas por clientes que aún no están en el backlog del producto.

07
OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 1 — Conjuntos Definidos por Lista

A' • B'

A'Complemento de A
UAB191535711132
A' = {2}

Todo en el universo que NO está en A (= elementos que solo están en B, no compartidos).

Todos los usuarios inactivos (complemento del conjunto de usuarios activos).

B'Complemento de B
UAB191535711132
B' = {1, 9, 15}

Todo en el universo que NO está en B (= elementos que solo están en A, no compartidos).

Productos que no están en la categoría de descuento.

08
OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 1 — Conjuntos Definidos por Lista

(A ∪ B)'

(A ∪ B)'Complemento de la Unión
UAB191535711132
(A ∪ B)' = ∅ (vacío)

Todo lo que NO está en A y NO está en B (aquí: vacío — todos los elementos pertenecen a al menos un conjunto).

Usuarios que no corresponden a NINGÚN filtro — registros completamente sin clasificar.

09
OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 2 — Conjuntos Definidos por Regla

U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20}(Enteros de 1 a 20)
A = {x | x es par} = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20}
B = {x | x ≥ 10} = {10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20}
U = A ∪ B ∪ {1, 3, 5, 7, 9}20 elementos
A ∪ BUnión
UAB2468101214161820111315171913579
A ∪ B = {2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20}

Todos los números pares O números ≥ 10 (o ambos).

A ∩ BIntersección
UAB2468101214161820111315171913579
A ∩ B = {10, 12, 14, 16, 18, 20}

Números que son pares Y ≥ 10.

10
OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 2 — Conjuntos Definidos por Regla

B' • (A ∪ B)'

B'Complemento de B
UAB2468101214161820111315171913579
B' = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

Todos los enteros de 1 a 20 que NO son ≥ 10 (es decir, números < 10).

(A ∪ B)'Complemento de la Unión
UAB2468101214161820111315171913579
(A ∪ B)' = {1, 3, 5, 7, 9}

Números que NO son pares Y NO son ≥ 10 (impares menores que 10).

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OPERACIONES CON CONJUNTOS

Ejemplo 2 — Conjuntos Definidos por Regla

(A \ B)'

(A \ B)'Complemento de la Diferencia
UAB2468101214161820111315171913579
(A \ B)' = {1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20}

Todo EXCEPTO elementos que están solo en A (mantiene intersección, solo en B, y fuera).

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CÓDIGO

Java — HashSet: Conjuntos en la Práctica

Cómo funcionan los conjuntos en código real

Sets.java
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Sets {
  public static void main(String[] args) {

    // Crea un conjunto vacío de números enteros
    Set<Integer> numSet = new HashSet<>();
    System.out.println(numSet.size());  // → 0 (vacío)

    numSet.add(5);                       // Agrega el 5
    System.out.println(numSet.size());  // → 1

    numSet.add(6);                       // Agrega el 6
    System.out.println(numSet.size());  // → 2

    numSet.add(5);                       // Intenta agregar 5 de nuevo
    System.out.println(numSet.size());  // → 2 (¡NO cambió! Set ignora duplicados)

    System.out.println(numSet.add(4)); // → true  (4 era nuevo, se agregó)
    System.out.println(numSet.size());  // → 3

    System.out.println(numSet.add(4)); // → false (4 ya existía, rechazado)
    System.out.println(numSet.size());  // → 3 (sigue siendo 3)

    // Imprime todo el conjunto — ¡el orden puede variar!
    System.out.println(numSet);         // → [4, 5, 6]
  }
}
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CÓDIGO

Java — Objetos Personalizados en Sets

Por qué importan equals() y hashCode()

CoolClass.java
// Clase simple con dos atributos
public class CoolClass {
    int value;        // un número
    String text;      // un texto

    public CoolClass(int value, String text) {
        this.value = value;
        this.text = text;
    }
}
Uso en Sets.java
// Creando objetos con los MISMOS valores
CoolClass object1     = new CoolClass(1, "One");
CoolClass object2     = new CoolClass(2, "Two");
CoolClass objectOther1 = new CoolClass(1, "One"); // ¡mismo valor que object1!

Set<CoolClass> coolSet = new HashSet<>();
System.out.println(coolSet.size());    // → 0

coolSet.add(object1);
coolSet.add(objectOther1);              // MISMO valor, pero objeto diferente
System.out.println(coolSet.size());    // → 2 (!!) — ¿No debería ser 1?

// ⚠ ATENCIÓN: Sin sobrescribir equals() y hashCode(),
// Java compara REFERENCIAS (dirección de memoria), no el contenido.
// object1 y objectOther1 tienen valores iguales pero son objetos
// diferentes → el Set los acepta como "diferentes".
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RESUMEN

Referencia Rápida

OperaciónSímboloSignificado
UniónA ∪ BTodo lo que está en A o en B (o ambos)
IntersecciónA ∩ BSolo lo que está en A y en B
DiferenciaA \ BLo que está en A pero no en B
ComplementoA'Todo en el universo que no está en A
Comp. de la Unión(A ∪ B)'Todo lo que no está en ninguno de los dos
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EJERCICIOS

Ejercicios Prácticos

Resuelve usando las operaciones que aprendiste

01
Easy — Dados C = {2, 4, 6, 8} y D = {1, 2, 3, 4, 5}. ¿Cuál es C ∪ D?
Junta todos los elementos sin repetir.
02
Easy — Usando los mismos C y D, ¿cuál es C ∩ D?
¿Qué números aparecen en AMBOS conjuntos?
03
Easy — ¿Cuál es C \ D (diferencia de C menos D)?
¿Qué números están en C pero NO en D?
04
Easy — Si U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, ¿cuál es C'?
Todo en el universo que NO está en C.
05
Easy — Usando C = {2, 4, 6, 8} y D = {1, 2, 3, 4, 5} de antes, ¿cuál es D \ C?
¿Qué números están en D pero NO en C? Nota: D \ C es diferente de C \ D.
06
Easy — Si |A| = 12, |B| = 8, y |A ∩ B| = 5, ¿cuál es |A ∪ B|?
Usa la fórmula de inclusión-exclusión: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|.
07
Medium — Dados E = {a, b, c} y F = {b, c, d, e}. ¿Cuál es (E ∪ F)' si U = {a, b, c, d, e, f}?
Primero calcula E ∪ F, luego toma el complemento.
08
Medium — Sean G = {1, 2, 3, 4, 5} y H = {3, 4, 5, 6, 7} con U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}. ¿Cuál es (G ∩ H)'?
Primero encuentra G ∩ H, luego toma todo en U que NO esté en ese resultado.
09
Medium — Dados P = {10, 20, 30, 40, 50} y Q = {20, 40, 60, 80} con U = {10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80}. Demuestra que P \ Q = P ∩ Q' calculando ambos lados.
Lado izquierdo: elementos en P que no están en Q. Lado derecho: primero encuentra Q', luego intersecta con P.
10
Medium — La intersección de dos conjuntos es {5, 10} y su unión es {1, 5, 7, 10, 12}. Encuentra un posible par de conjuntos A y B.
Los elementos de la intersección deben estar en AMBOS conjuntos. Los elementos restantes de la unión pueden distribuirse entre A y B.
11
Hard — Sean A = {1, 2, 3, 4}, B = {3, 4, 5, 6} y C = {2, 4, 6, 8} con U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}. ¿Cuál es (A ∪ B) ∩ C'?
Tres pasos: (1) encuentra A ∪ B, (2) encuentra C', (3) intersecta los dos resultados.
12
Hard — Sean A = {1, 2, 3, 4, 5} y B = {4, 5, 6, 7, 8} con U = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}. Verifica la Ley de De Morgan: (A ∪ B)' = A' ∩ B'.
Calcula cada lado por separado: el lado izquierdo necesita A ∪ B y luego su complemento; el lado derecho necesita A' y B' y luego su intersección.
13
Challenge — En una clase de 40 estudiantes: 22 estudian Matemáticas (M), 18 estudian Ciencias (S) y 15 estudian Arte (R). Además: |M ∩ S| = 8, |M ∩ R| = 6, |S ∩ R| = 5 y |M ∩ S ∩ R| = 3. (a) ¿Cuántos estudiantes estudian al menos una materia? (b) ¿Cuántos no estudian ninguna de las tres? (c) ¿Cuántos estudian exactamente una?
Usa la fórmula de inclusión-exclusión para tres conjuntos: |M ∪ S ∪ R| = |M| + |S| + |R| − |M∩S| − |M∩R| − |S∩R| + |M∩S∩R|.
14
Code — En Java, ¿qué imprime el código de abajo?
Set<Integer> numbers = new HashSet<>();
numbers.add(3);
numbers.add(3);
System.out.println(numbers.size());
Recuerda: Set no acepta duplicados.
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RESPUESTAS

Respuestas

01
C ∪ D = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8}
Unión: todos los elementos de C y D combinados.
02
C ∩ D = {2, 4}
Intersección: solo 2 y 4 están en ambos.
03
C \ D = {6, 8}
6 y 8 están en C pero no aparecen en D.
04
C' = {1, 3, 5, 7, 9, 10}
Complemento: todos de U excepto {2, 4, 6, 8}.
05
D \ C = {1, 3, 5}
La diferencia no es simétrica: C \ D = {6, 8} pero D \ C = {1, 3, 5}. Los elementos 1, 3 y 5 están en D pero no aparecen en C.
06
|A ∪ B| = 15
|A ∪ B| = 12 + 8 − 5 = 15. Restamos la intersección para evitar contar los elementos compartidos dos veces.
07
(E ∪ F)' = {f}
E ∪ F = {a,b,c,d,e}. Complemento en el universo: solo queda {f}.
08
(G ∩ H)' = {1, 2, 6, 7, 8, 9, 10}
G ∩ H = {3, 4, 5}. El complemento es todo en U excepto {3, 4, 5}: {1, 2, 6, 7, 8, 9, 10}.
09
P \ Q = {10, 30, 50} y P ∩ Q' = {10, 30, 50} — son iguales.
P \ Q = {10, 30, 50} (elementos en P que no están en Q). Q' = {10, 30, 50, 70} (elementos en U que no están en Q). P ∩ Q' = {10, 30, 50} (elementos en P y en Q'). Ambos lados dan el mismo resultado — esta identidad siempre se cumple.
10
Un par válido: A = {1, 5, 10, 12} y B = {5, 7, 10}
Tanto 5 como 10 deben estar en A y en B (están en la intersección). Los elementos restantes {1, 7, 12} pueden repartirse entre los conjuntos de cualquier manera, siempre que cada elemento aparezca en al menos un conjunto. Otro par válido: A = {5, 7, 10} y B = {1, 5, 10, 12}.
11
(A ∪ B) ∩ C' = {1, 3, 5}
Paso 1: A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Paso 2: C' = U \ C = {1, 3, 5, 7}. Paso 3: {1, 2, 3, 4, 5, 6} ∩ {1, 3, 5, 7} = {1, 3, 5}.
12
(A ∪ B)' = {9, 10} y A' ∩ B' = {9, 10} — la Ley de De Morgan se cumple.
Lado izquierdo: A ∪ B = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, entonces (A ∪ B)' = {9, 10}. Lado derecho: A' = {6, 7, 8, 9, 10}, B' = {1, 2, 3, 9, 10}, entonces A' ∩ B' = {9, 10}. Ambos lados son iguales — esta identidad se llama Ley de De Morgan y siempre se cumple para cualquier par de conjuntos.
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(a) 39 estudiantes estudian al menos una materia. (b) 1 estudiante no estudia ninguna. (c) 26 estudiantes estudian exactamente una.
(a) |M ∪ S ∪ R| = 22 + 18 + 15 − 8 − 6 − 5 + 3 = 39. (b) Estudiantes que no estudian ninguna = 40 − 39 = 1. (c) Solo M = 22 − 8 − 6 + 3 = 11. Solo S = 18 − 8 − 5 + 3 = 8. Solo R = 15 − 6 − 5 + 3 = 7. Exactamente una = 11 + 8 + 7 = 26. Verificación: exactamente dos (no tres) = (8−3) + (6−3) + (5−3) = 5 + 3 + 2 = 10. Total = 26 + 10 + 3 = 39 ✔.
14
Imprime: 1
El segundo add(3) es ignorado — el 3 ya existía en el conjunto 'numbers'.
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REFERENCIAS

Referencias

Fuentes utilizadas en la elaboración de este material

01
Set Operations (Union, Intersection, Complement, Difference)
Comprehensive set operations reference with formal definitions
Consultado en: 21 March 2026
02
Union, Intersection, and Complement — Mathematics for the Liberal Arts
Beginner-friendly explanations with visual examples
Consultado en: 21 March 2026
03
Set Operations — GeeksforGeeks
Set operations with formulas, properties, and worked examples
Consultado en: 21 March 2026
04
Sets and Venn Diagrams — Math is Fun
Interactive Venn diagram tool with visual explanations
Consultado en: 21 March 2026
05
Sets and Venn Diagrams — AMSI Teacher Modules
Comprehensive teaching module on sets and Venn diagrams
Consultado en: 21 March 2026
06
Set Operations with Venn Diagrams — Mometrix
Video + text tutorial on set operations visualization
Consultado en: 21 March 2026