全体集合 U に対して、条件 a,b を満たすもの全体の集合をそれぞれ A,B とします。
a⇒b が成り立つとき、集合 A と集合 B がどのような関係になっているか考えてみましょう。
a⇒b は「x∈A ならば x∈B」ということなので、A⊂B と同値です。
今回の問題だと、
p⇒q⟺P⊂Q
となります。
最初に対偶をとることで、
p⇒q⟺q⇒p⟺Q⊂P
が成り立ちます。ド・モルガンの法則を考えても良いでしょう。
また、Q が P の中に入るということなので、P∪Q=P が成り立ちますし、P∪Q=U も成り立ちます。
Q が P の中に入るということは、集合 P と集合 Q ですべてを覆うことができるというイメージで良いでしょう。
ここからは余談です。
「a⇒b」の同値な言い換えとして、「a または b」があります。
前提となる a を満たしていない、または b を満たしている、と考えれば理解できるでしょうか。
この事実は意外と高校生に知られていませんが、大学受験で役に立つかもしれません。
これを使えば、今回の問題の⑧は一瞬でできて、
p⇒q⟺p または q が成立⟺P∪Q=U
となります。
質問者からのお礼コメント
大変助かりましたとてもよく理解できました❤️