도구스학업·수학

포함배제 원리 계산기

집합 2~4개의 크기와 교집합 크기를 넣으면 합집합 크기를 항마다 부호와 함께 계산합니다. 벤 다이어그램의 각 조각 크기도 구해 넣은 수들이 서로 어긋나면 알려 줍니다.

어느 집합에도 들지 않는 원소 수를 함께 냅니다.

합집합의 크기

50개

어느 집합에도 안 드는 원소 50개

부호크기
|A|더한다 (+)30
|B|더한다 (+)25
|C|더한다 (+)20
|A∩B|뺀다 (−)12
|A∩C|뺀다 (−)10
|B∩C|뺀다 (−)8
|A∩B∩C|더한다 (+)5
부호가 번갈아 붙는 이유가 있습니다. 두 집합에 모두 든 원소는 |A|와 |B|에서 두 번 세어지므로 한 번 빼야 합니다. 세 집합에 모두 든 원소는 처음에 세 번 세어졌다가(+3) 짝을 뺄 때 세 번 빠져(−3) 0이 되므로, 마지막에 한 번 더해야 정확히 한 번 세어집니다. 교집합의 크기가 홀수면 더하고 짝수면 뺍니다.
벤 다이어그램 조각원소 수
A에만13
B에만10
A∩B에만7
C에만7
A∩C에만5
B∩C에만3
A∩B∩C5
어느 집합에도 안 듦50
조각의 크기는 뫼비우스 반전으로 구합니다. «A에만» 드는 원소는 |A| − |A∩B| − |A∩C| + |A∩B∩C|입니다 — 겹치는 것을 빼되 두 번 뺀 것을 다시 더하는 같은 원리입니다. 조각들의 합이 언제나 합집합과 같아야 하고, 어느 조각이라도 음수가 되면 넣은 수들이 서로 어긋난 것입니다.
집합이 n개면 항이 2ⁿ − 1개로 늘어납니다. 2개면 3항, 3개면 7항, 4개면 15항이고 10개면 1,023항입니다. 지금은 3개라 7항입니다. 그래서 집합이 많을 때는 이 식을 그대로 쓰지 않고 여사건을 세거나 다른 방법을 찾습니다 — 「적어도 하나」를 세는 문제를 「하나도 아닌 것」의 여사건으로 바꾸는 것이 대표적입니다.

계산 방법

  1. 1집합 개수를 2~4개 중에서 고릅니다.
  2. 2각 집합의 크기와 모든 교집합의 크기를 넣습니다.
  3. 3항마다 붙는 부호와 합집합 크기를 확인합니다.
  4. 4전체집합 크기를 넣으면 어느 집합에도 들지 않는 원소 수도 나옵니다.

자주 묻는 질문

|A∪B| = |A| + |B| − |A∩B|이고, 세 집합이면 |A|+|B|+|C| − |A∩B|−|A∩C|−|B∩C| + |A∩B∩C|입니다. 일반적으로 크기가 홀수인 교집합은 더하고 짝수인 교집합은 뺍니다. 그냥 더하면 겹치는 원소를 여러 번 세기 때문입니다.

두 집합에 모두 든 원소는 |A|와 |B|에서 두 번 세어지므로 한 번 빼야 합니다. 세 집합에 모두 든 원소는 처음에 세 번 세어졌다가 짝을 뺄 때 세 번 빠져 0이 되므로, 마지막에 한 번 더해야 정확히 한 번 세어집니다. 이 조정이 계속 이어져 부호가 번갈아 붙습니다.

항이 2ⁿ − 1개로 늘어납니다. 2개면 3항, 3개면 7항, 4개면 15항, 10개면 1,023항입니다. 그래서 집합이 많을 때는 이 식을 그대로 쓰지 않고, 「적어도 하나」를 「하나도 아닌 것」의 여사건으로 바꾸는 식으로 돌아갑니다.

있습니다. 교집합이 각 집합보다 클 수 없고, 세 집합의 교집합이 두 집합의 교집합보다 클 수 없습니다. 그것만 지켜도 부족해서, 벤 다이어그램의 각 조각(예: A에만 드는 원소)이 음수가 되면 안 됩니다. 이 검사를 하지 않으면 말이 안 되는 답이 그대로 나옵니다.

|A| − |A∩B| − |A∩C| + |A∩B∩C|입니다. 합집합을 구할 때와 같은 원리로, 겹치는 것을 빼되 두 번 뺀 것을 다시 더합니다. 이렇게 구한 조각들의 합은 언제나 합집합 크기와 같아야 합니다.

전송되지 않습니다. 모든 계산은 브라우저 안에서 이뤄지고, 입력값은 이 기기에만 남습니다.

알아두면 좋은 점

  • 집합의 «크기»만 다룹니다. 실제 원소를 넣어 합집합·교집합을 구하려면 집합 연산 도구가 알맞습니다.
  • 조각(벤 다이어그램의 각 영역) 크기는 뫼비우스 반전으로 구합니다. 하나라도 음수가 나오면 입력이 서로 어긋난 것이며, 그때는 합집합 값도 뜻이 없습니다.
  • 전체집합을 넣으면 어느 집합에도 들지 않는 원소 수를 함께 냅니다. 전체집합이 합집합보다 작으면 모순으로 알립니다.
  • 집합은 2~4개까지 다룹니다. 그보다 많으면 넣어야 할 교집합의 수가 2ⁿ−1개로 늘어 입력 자체가 실용적이지 않습니다.
  • 같은 원소가 여러 번 들어가는 다중집합은 다루지 않습니다.

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마지막 검증: 2026년 9월 1일 · 결과는 참고용 추정치입니다.