函数

发布时间 2023-10-19 16:23:49作者: ssnape

定义
设A,B为非空集合,A到B的函数f:A$\rightarrow$B,是A到B的关系,且满足 $\forall a \in dom f$,存在唯一的B中元素b,使$<a,b>\in f$。函数(function)也称为映射(mapping)或变换(transformation)。

全函数:$dom f = A$,部分函数:$dom f \subset A$。

一个集合中的元素对应另外一个集合中唯一的元素,特殊的关系

定义域$dom f$,值域$ran f$

函数相等
设f,g为函数,则 $f=g \iff f \subseteq g ∧ g\subseteq f$.
即满足(1) $dom f = dom g$
(2)  $\forall x \in dom f = dom g 都有 f(x)=g(x)$

像与原像
$f: A\rightarrow B$
像:定义域的子集对应的B中元素组成的集合,记为$f[A]$
原像:值域B的子集对应A中元素组成的集合,记为$f^{-1}[B]$

限制与延拓
设 f 为从集合X到集合Y的部分函数且A$\subseteq$X。定义 f 在 A 上的限制$f\uparrow_A$为从A到Y的部分函数,并且$f\uparrow_A$  = f ∩ (A×Y),也称 f 为 $f \uparrow_A$ 到 X 上的延拓。

全函数集
设A和B为任意二集合,记$B^A  =  {f | f:A→B}(f为A到B的全函数,全函数即dom f=A)$
定理:
设A和B都是有限集,则$n(B^A)  =  (n(B))^{n(A)}$
$A^\emptyset = {\emptyset}\quad\emptyset^A = \emptyset$

复合函数(合成函数)
设f为从X到Y的函数,g为从Y到Z的函数,则称合成关系f◦g为f与g的合成函数,并用g◦f表示.

合成函数g◦f与合成关系f◦g表示同一个集合。

定理:
设 f 为从X到Y的部分函数,g为从Y到Z的部分函数,h 是Z到W的部分函数。。
1)$dom (g◦f) = f ^{–1} [dom g] 且ran (g◦f) = g [ ran f ]$
2)若 f 和 g 都是全函数,则g◦f也是全函数
3)h◦( g◦f ) = ( h◦g )◦f (关系的合成)

恒等函数
$I_A = {〈x,x〉|x ∈A  }$.
满射、单射、双射
设f:X→Y,
若 ran f = Y,则称 f 为满射。
若 f 是1-1的,则称 f 为单射。(1-1即一一对应)
若 f 既是满射,又是单射,则称 f 为双射。

设R为集合A上的等价关系,则$φ={〈x, [x]R〉|x ∈A}$
是从A到A/R的满射,并称φ为自然映射或正则映射

定理:
设 f:X→Y 和 g:Y→Z
i)   若 f 和 g 都是满射,则g ◦ f 也是满射;
ii)  若 f 和 g 都是单射,则g ◦ f 也是单射;
iii) 若 f 和 g 都是双射,则g ◦ f 也是双射。
反之
i)   若g ◦ f 是满射,则 g 是满射;
ii)  若g ◦ f 是单射,则 f 是单射;
iii) 若g ◦ f 是双射,则 g 是满射且 f 是单射

反函数(逆函数)
设X和Y为二集合且 f:X→Y.
i)  若有g:Y→X使$g ◦ f = I_X$,则称 f 为左可逆的,并称g为 f 的一个左逆函数,简称左逆。
ii) 若有g:Y→X使$f ◦ g= I_Y$,则称f为右可逆的,并称g为f的一个右逆函数,简称右逆。
iii) 若有g:Y→X使$g ◦ f = I_X$,且$f ◦ g = I_Y$,则称 f 为可逆的,并称g为 f 的一个逆函数,简称逆。

定理:
$f是左可逆的\iff f是单射$
$f是右可逆的\iff f是满射$