目录
- 1基本介绍
- 2单射、满射与双射
- ▪单射
- ▪满射
- ▪双射
- 3和值域的区别
>基本介绍
设A、B是集合,若存在对应关系
使A中每个元素a在B中有且仅有唯一元素b与之对应.则称
是从A到B的映射,记作
。称元素b为元素a的
象,元素a为元素b的
象源,记作
。称集合A为映射
的
定义域,记作
或
。称集合B为映射
的
陪域,B中所有象元素组成的集合为映射的
值域,记作
或
或
。
>单射、满射与双射
数学上,
单射、
满射和
双射指根据其
定义域和
陪域的关联方式所区分的三类函数。
单射:指将不同的变量映射到不同的值的函数。
满射:指陪域等于值域的函数, 即:对陪域中任意元素,都存在至少一个定义域中的元素与之对应。
双射(也称一一对应):既是单射又是满射的函数。直观地说,一个双射函数形成一个对应,并且每一个输入值都有正好一个输出值以及每一个输出值都有正好一个输入值。
图1~图4对比了四种不同的情况:
表 1图1双射(单射与满射) | 图2 单射但非满射 |
图3 满射但非单射 | 图4 非满射非单射 |
>单射
一个函数称为单射(一对一)如果每个可能的像最多只有一个变量映射其上,等价的有,一个函数是单射如果它把不同值映射到不同像,一个单射函数简称单射,形式化的定义如下,
一个函数
是单射当且仅当A是空的或
是左可逆的,也就是说,存在一个函数
使得
上的恒等函数,
因为每个函数都是满射当它的陪域限制为它的值域时,每个单射导出一个到它的值域的双射。更精确的讲,每个单射
可以分解为一个双射接着一个如下的包含映射。令
为把陪域限制到像的
,令
为从
到B中的包含映射,则
。一个对偶的分解会对满射成立。
两个单射的复合也是单射,但若
是单射,只能得出
是单射的结论,参看图5。
《img_ommitted_5》
图5 单射复合:第二个函数不必是单射
>满射
一个函数称为满射,如果每个可能的像至少有一个变量映射其上,或者说陪域任何元素都有至少有一个变量与之对应。形式化的定义如下:
函数
为一个满射,当且仅当存在一个函数
满足
等于Y上的单位函数。(这个陈述等同于选择公理。)
将一个满射的陪域中每个元素的原像集看作一个等价类。我们可以得到以该等价类组成的集合(原定义域的商集)为定义域的一个双射。
如果
和
皆为满射,则
为满射, 如果
是满射,则仅能得出
是满射,参见图6。
>双射
既是单射又是满射的函数称为双射,函数为双射当且仅当每个可能的像有且仅有一个变量与之对应,
函数
为双射当且仅当其可逆,即,存在函数
满足
上的恒等函数,且
为B上的恒等函数。
两个双射的复合也是双射. 如
为双射,则仅能得出
为单射且
为满射,见图7。
同—集合上的双射构成一个对称群。
如果X,Y皆为实数R,则双射函数
可以被视觉化为两根任意的水平直线只相交正好一次。(这是水平线测试的一个特例。)
图7 双射复合:第-个函数不必为满射、第二个函数不必为单射
例1 对于函数
,如果选择的定义域和陪域不同,映射的性质就可能不同,如表2所示
。
表2 映射的性质定义域 | 陪域 | 映射 | 单射 | 满射 | 双射 |
R | | × | × | × | × |
R | R | √ | × | × | × |
R | | √ | × | √ | × |
| R | √ | √ | × | × |
| | √ | √ | √ | √ |
>和值域的区别
映射定义为集合A到B的对应关系,并且满足对于每一个A中的元素(
原象)都存在惟一的B中的元素(象)与之对应。
把B中的一个特殊的子集:所有A中元素在B中的象的集合叫做
值域。
所以:形象地说值域就是象集合,陪域是包含值域的任意集合。