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Prodotto Cartesiano: Esercizi Svolti Passo Passo

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By Pimath, 4 May, 2026

Una raccolta progressiva di 20 esercizi svolti sul prodotto cartesiano, sviluppati con rigore teorico e attenzione alla comprensione concettuale. Gli esercizi guidano dalla costruzione delle coppie ordinate fino allo studio di sottoinsiemi, relazioni e interpretazioni geometriche nel piano.


Esercizio 1 — livello ★☆☆☆☆

Siano \( A = \{1,2\} \) e \( B = \{a,b\} \). Determinare il prodotto cartesiano \( A \times B \).

Risultato

\[ A \times B = \{(1,a),(1,b),(2,a),(2,b)\} \]

Svolgimento

Definizione formale

\[ A \times B = \{(x,y) \mid x \in A,\ y \in B\} \]

Interpretazione

Ogni elemento di \(A\) viene associato a tutti gli elementi di \(B\). Il processo è completo quando sono state generate tutte le combinazioni possibili.

Costruzione

Con \(1\):

\[(1,a),(1,b)\]

Con \(2\):

\[(2,a),(2,b)\]

Conclusione

L’insieme finale è l’unione di tutte le coppie costruite.

Osservazione

L’ordine è fondamentale: \((1,a)\neq(a,1)\).


Esercizio 2 — livello ★☆☆☆☆

Siano \( A = \{0,1\} \) e \( B = \{2,3,4\} \). Determinare \( A \times B \) e la sua cardinalità.

Risultato

\[ A \times B = \{(0,2),(0,3),(0,4),(1,2),(1,3),(1,4)\} \]

\[ |A \times B| = 6 \]

Svolgimento

Struttura del problema

Ogni elemento di \(A\) genera un “blocco” di coppie con tutti gli elementi di \(B\).

Costruzione

Con \(0\):

\[(0,2),(0,3),(0,4)\]

Con \(1\):

\[(1,2),(1,3),(1,4)\]

Cardinalità

\[ |A \times B| = |A|\cdot|B| = 2\cdot3 = 6 \]

Interpretazione

Il prodotto cartesiano crea una struttura “a griglia”: ogni scelta della prima coordinata è indipendente dalla seconda.


Esercizio 3 — livello ★★☆☆☆

Siano \( A = \{-1,1\} \) e \( B = \{0,2\} \). Determinare \( A \times B \) e interpretarlo nel piano cartesiano.

Risultato

\[ A \times B = \{(-1,0),(-1,2),(1,0),(1,2)\} \]

Svolgimento

Costruzione

Con \(-1\):

\[(-1,0),(-1,2)\]

Con \(1\):

\[(1,0),(1,2)\]

Interpretazione geometrica

Le coppie rappresentano punti nel piano. L’insieme forma i vertici di un rettangolo.

Osservazione fondamentale

\[ A \times B \neq B \times A \]

Cambiando l’ordine degli insiemi si ottengono punti diversi.


Esercizio 4 — livello ★★☆☆☆

Siano \( A = \{1,2,3\} \) e \( B = \{x\} \). Determinare \( A \times B \).

Risultato

\[ A \times B = \{(1,x),(2,x),(3,x)\} \]

Svolgimento

Analisi

L’insieme \(B\) contiene un solo elemento: questo vincola la seconda coordinata.

Costruzione

\[ (1,x),(2,x),(3,x) \]

Interpretazione

Tutte le coppie hanno la stessa seconda coordinata.

Cardinalità

\[ |A \times B| = 3 \]


Esercizio 5 — livello ★★☆☆☆

Siano \( A = \{a,b\} \) e \( B = \varnothing \). Determinare \( A \times B \).

Risultato

\[ A \times B = \varnothing \]

Svolgimento

Definizione

Serve un elemento \(y \in B\) per costruire una coppia.

Osservazione

\(B\) è vuoto, nessuna scelta possibile.

Conclusione

Non esistono coppie:

\[ A \times B = \varnothing \]

Proprietà generale

\[ A \times \varnothing = \varnothing \]


Esercizio 6 — livello ★★☆☆☆

Siano \( A = \{1,2,3\} \) e \( B = \{a,b\} \). Determinare il sottoinsieme di \( A \times B \) definito da:

\[ S = \{(x,y) \in A \times B \mid x > 1\} \]

Risultato

\[ S = \{(2,a),(2,b),(3,a),(3,b)\} \]

Svolgimento

Comprensione della condizione

La condizione \(x > 1\) seleziona solo alcuni elementi di \(A\).

Selezione

\[ A = \{1,2,3\} \Rightarrow x > 1 \Rightarrow x \in \{2,3\} \]

Costruzione

Con \(2\):

\[(2,a),(2,b)\]

Con \(3\):

\[(3,a),(3,b)\]

Interpretazione

Il vincolo agisce solo sulla prima coordinata, dunque si selezionano intere “colonne”.


Esercizio 7 — livello ★★☆☆☆

Siano \( A = \{1,2,3\} \) e \( B = \{1,2\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times B \mid x = y\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,1),(2,2)\} \]

Svolgimento

Significato della condizione

La relazione \(x = y\) impone che le due coordinate coincidano.

Verifica elemento per elemento

Possibili coppie:

\((1,1)\) ✔

\((1,2)\) ✘

\((2,1)\) ✘

\((2,2)\) ✔

\((3,1)\) ✘

\((3,2)\) ✘

Conclusione

\[ S = \{(1,1),(2,2)\} \]

Osservazione

Non compare \((3,3)\) perché \(3 \notin B\).


Esercizio 8 — livello ★★★☆☆

Sia \( A = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ A \times A \]

Risultato

\[ A \times A = \{(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)\} \]

Svolgimento

Struttura

Si tratta del prodotto di un insieme con sé stesso.

Costruzione

Con \(1\):

\[(1,1),(1,2),(1,3)\]

Con \(2\):

\[(2,1),(2,2),(2,3)\]

Con \(3\):

\[(3,1),(3,2),(3,3)\]

Cardinalità

\[ |A \times A| = |A|^2 = 3^2 = 9 \]

Interpretazione

Si ottiene una griglia quadrata: ogni elemento è combinato anche con sé stesso.


Esercizio 9 — livello ★★★☆☆

Siano \( A = \{1,2,3\} \) e \( B = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times B \mid x < y\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,2),(1,3),(2,3)\} \]

Svolgimento

Significato della condizione

La relazione \(x < y\) seleziona solo le coppie in cui la prima coordinata è minore della seconda.

Analisi sistematica

Verifichiamo:

\((1,2)\) ✔

\((1,3)\) ✔

\((2,3)\) ✔

tutte le altre coppie ✘

Interpretazione geometrica

I punti selezionati stanno sopra la diagonale \(x=y\).


Esercizio 10 — livello ★★★☆☆

Siano \( A = \{1,2\} \), \( B = \{a,b\} \), \( C = \{0,1\} \). Determinare:

\[ A \times B \times C \]

Risultato

\[ \begin{aligned} A \times B \times C = \{ & (1,a,0),(1,a,1),(1,b,0),(1,b,1), \\ & (2,a,0),(2,a,1),(2,b,0),(2,b,1) \} \end{aligned} \]

Svolgimento

Definizione

\[ A \times B \times C = \{(x,y,z) \mid x \in A,\ y \in B,\ z \in C\} \]

Strategia

Costruiamo prima \(A \times B\), poi aggiungiamo la terza coordinata.

Costruzione

Ogni coppia di \(A \times B\) genera due triple (con 0 e 1).

Cardinalità

\[ |A \times B \times C| = 2 \cdot 2 \cdot 2 = 8 \]

Interpretazione

Si tratta di un prodotto cartesiano a tre fattori: ogni elemento è una tripla ordinata.


Esercizio 11 — livello ★★★☆☆

Siano \( A = \{1,2,3\} \) e \( B = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times B \mid x \ge y\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,1),(2,1),(2,2),(3,1),(3,2),(3,3)\} \]

Svolgimento

Interpretazione della condizione

La relazione \(x \ge y\) seleziona tutte le coppie in cui la prima coordinata è maggiore o uguale alla seconda.

Analisi sistematica

\((1,1)\) ✔

\((2,1)\),\((2,2)\) ✔

\((3,1)\),\((3,2)\),\((3,3)\) ✔

Interpretazione geometrica

Si ottiene la parte del piano sotto (e inclusa) la diagonale.


Esercizio 12 — livello ★★★☆☆

Siano \( A = \{1,2,3,4\} \) e \( B = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times B \mid x + y = 4\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,3),(2,2),(3,1)\} \]

Svolgimento

Significato della condizione

La relazione impone un vincolo tra le due coordinate: la loro somma deve essere 4.

Verifica

\((1,3)\) ✔

\((2,2)\) ✔

\((3,1)\) ✔

tutte le altre coppie ✘

Interpretazione geometrica

I punti selezionati giacciono su una retta discreta: \(x + y = 4\).


Esercizio 13 — livello ★★★★☆

Sia \( A = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times A \mid x \neq y\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,2),(1,3),(2,1),(2,3),(3,1),(3,2)\} \]

Svolgimento

Interpretazione

La condizione elimina tutte le coppie con coordinate uguali.

Costruzione

Partiamo da \(A \times A\) (9 elementi) e rimuoviamo:

\[ (1,1),(2,2),(3,3) \]

Conclusione

Restano 6 coppie.

Osservazione

\[ |S| = |A|^2 - |A| = 3^2 - 3 = 6 \]

Questo tipo di insieme è fondamentale nello studio delle relazioni.


Esercizio 14 — livello ★★★★☆

Siano \( A = \mathbb{N} \), \( B = \mathbb{N} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in \mathbb{N} \times \mathbb{N} \mid y = 2x\} \]

Risultato

\[ S = \{(x,2x) \mid x \in \mathbb{N}\} \]

Svolgimento

Analisi

L’insieme è infinito: si tratta di tutte le coppie che soddisfano \(y = 2x\).

Costruzione

Per ogni \(x \in \mathbb{N}\), esiste un unico \(y = 2x\).

Interpretazione

L’insieme rappresenta una retta discreta nel piano cartesiano.

Osservazione

Non è tutto \( \mathbb{N} \times \mathbb{N} \), ma solo una “linea” al suo interno.


Esercizio 15 — livello ★★★★☆

Determinare il sottoinsieme di \( \mathbb{R}^2 \) definito da:

\[ S = \{(x,y) \in \mathbb{R}^2 \mid y = x^2\} \]

Risultato

\[ S = \text{insieme dei punti della parabola } y = x^2 \]

Svolgimento

Interpretazione

L’insieme contiene tutte le coppie reali che soddisfano la relazione \(y = x^2\).

Struttura

Non è un insieme discreto, ma continuo.

Significato geometrico

Rappresenta una parabola nel piano cartesiano.

Osservazione fondamentale

Il prodotto cartesiano \( \mathbb{R}^2 \) è il piano intero, mentre \(S\) è solo una curva al suo interno.


Esercizio 16 — livello ★★★★☆

Sia \( A = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times A \mid x + y \text{ è pari}\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,1),(1,3),(2,2),(3,1),(3,3)\} \]

Svolgimento

Analisi della condizione

La somma è pari quando:

  • pari + pari
  • dispari + dispari

Classificazione

\(1,3\) dispari — \(2\) pari.

Costruzione

\[ (1,1),(1,3),(3,1),(3,3),(2,2) \]

Interpretazione

Si ottiene una struttura regolare (tipo scacchiera), fondamentale nello studio delle relazioni.


Esercizio 17 — livello ★★★★★

Sia \( A = \{1,2,3\} \). Determinare se la relazione:

\[ R = \{(x,y) \in A \times A \mid x \le y\} \]

è riflessiva, simmetrica, transitiva.

Risultato

Riflessiva ✔ — Simmetrica ✘ — Transitiva ✔

Svolgimento

Riflessività

\[ (1,1),(2,2),(3,3) \in R \]

✔ proprietà soddisfatta

Simmetria

Se \((1,2) \in R\), allora dovrebbe esserci \((2,1)\), ma:

\[ 2 \le 1 \text{ è falso} \]

✘ non simmetrica

Transitività

Se \(x \le y\) e \(y \le z\), allora \(x \le z\).

✔ proprietà soddisfatta

Interpretazione

Si tratta della relazione d’ordine naturale.


Esercizio 18 — livello ★★★★★

Determinare il sottoinsieme di \( \mathbb{R}^2 \) definito da:

\[ S = \{(x,y) \in \mathbb{R}^2 \mid xy = 1\} \]

Risultato

\[ S = \text{iperbole } xy = 1 \]

Svolgimento

Analisi

La relazione collega le due variabili in modo non lineare.

Costruzione

\[ y = \frac{1}{x}, \quad x \neq 0 \]

Interpretazione geometrica

Si ottiene un’iperbole con due rami.

Osservazione

Il prodotto cartesiano contiene tutto il piano, ma questa relazione seleziona una curva.


Esercizio 19 — livello ★★★★★

Sia \( A = \{1,2,3\} \). Determinare:

\[ S = \{(x,y) \in A \times A \mid |x - y| = 1\} \]

Risultato

\[ S = \{(1,2),(2,1),(2,3),(3,2)\} \]

Svolgimento

Interpretazione

La condizione seleziona coppie con distanza 1.

Costruzione

\((1,2)\),\((2,1)\)

\((2,3)\),\((3,2)\)

Osservazione

La relazione è simmetrica.

Interpretazione grafica

Si ottengono due diagonali parallele alla principale.


Esercizio 20 — livello ★★★★★

Determinare il sottoinsieme di \( \mathbb{R}^2 \) definito da:

\[ S = \{(x,y) \in \mathbb{R}^2 \mid y \ge x^2\} \]

Risultato

\[ S = \text{regione sopra la parabola } y = x^2 \text{, parabola inclusa} \]

Svolgimento

Interpretazione

La relazione non seleziona solo una curva, ma una regione del piano.

Struttura

\[ y \ge x^2 \]

include tutti i punti sopra la parabola e i punti della parabola stessa.

Significato geometrico

Si ottiene una regione infinita continua.

Osservazione finale

Questo esempio mostra che un sottoinsieme di \( \mathbb{R}^2 \) può essere:

  • discreto
  • curva
  • regione

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