Bir kümenin tümleyeni, o kümede olmayan ancak evrensel kümede bulunan tüm elemanlardan oluşan kümeye denir. Başka bir deyişle, bir kümenin dışında kalan her şey onun tümleyenidir.
Eğer bir A kümemiz ve bir de E evrensel kümemiz varsa, A'nın tümleyeni A' veya Ac şeklinde gösterilir ve şu şekilde tanımlanır:
A' = { x | x ∈ E ve x ∉ A }
Yani, A', evrensel kümede olup da A kümesinde olmayan elemanların kümesidir.
Evrensel kümemiz E = {1, 2, 3, 4, 5, 6} ve A = {2, 4, 6} olsun.
Çünkü 1, 3 ve 5 sayıları evrensel kümede var ama A kümesinde yok.
Evrensel kümemiz Türk alfabesindeki sesli harfler olsun: E = {a, e, ı, i, o, ö, u, ü}
A = {a, e, ı, i} (Kalın sesli harfler) olsun.
Bunlar ince sesli harflerdir ve A kümesinde bulunmazlar.
Tümleyen kavramını günlük hayatta da düşünebiliriz. Örneğin:
Bu kavram, olasılık hesaplamalarından mantık problemlerine kadar birçok alanda kullanılan temel bir matematiksel araçtır.