67593

Отношения и функции/ Произведение множеств

Лекция

Математика и математический анализ

Две пары считаются равными тогда и только тогда, когда x=u и y=v. Определение. Бинарным или двуместным отношением называют множество упорядоченных пар. Элементы x и y называют координатами или компонентами отношения.

Русский

2014-09-23

116.5 KB

1 чел.

Лекция №2  

Отношения и функции

Определение. Упорядоченной парой <x,y> называется совокупность, состоящая из двух элементов x и y, расположенных в определенном порядке.

Определение. Две пары <x, y> <u, v> считаются равными тогда и только тогда, когда x=u и y=v.

Определение. Бинарным или двуместным отношением  называют множество упорядоченных пар. Элементы x и y называют координатами или компонентами отношения .

Записи <x, y> и  xy  означают, что пара <x, y> принадлежит бинарному отношению .

Определение. Областью определения бинарного отношения  называют множество D={x | существует такое y, что  x  y}. Областью значений  называют множество R={y | существует такое  x, что x  y}.||

Примеры.

1. Множество {<1,2>,<2,4><3,3>,<2,1>} – бинарное отношение.

D={1,2,3}, R={2,4,3,1}={1,2,3,4}.

2. {<x, y> | x, y – действительные числа и x=y} - отношение равенства на множестве R действительных чисел (специальное обозначение «=»). D={x | xR}, R={y | yR}.

3. {<x, y> | для целых чисел x и y найдется положительное число z такое, что x+z=y} – отношение «меньше чем» на множестве целых чисел (специальное обозначение «<»). D и R - множества целых чисел.

Определение. Упорядоченным набором длины n или n-кой элементов называется последовательность, состоящая из n элементов x1, x2, x3,…, xn, расположенных в определенном порядке и обозначается <x1, x2, x3,…, xn>.

Определение. n-нарным отношением называют множество упорядоченных наборов длины n.

Произведение множеств

Определение. Пусть даны n множеств A1, A2,…, An. Множество всех наборов <x1, x2,…, xn> таких, что x1A1,…, xnAn называют прямым произведением A1, A2,…, An и обозначают A1A2An или .

Произведение одинаковых множеств обозначается An.

При n=2   XY={<x, y> | xX, yY}.

Каждое бинарное отношение есть подмножество прямого произведения, так что DX и RY. Если X=Y то говорят, что есть отношение на множестве X.

Примеры

1. Пусть X={0,1}, Y={x,y}. Тогда

XY={<0,x>, <0,y>, <1,x>, <1,y>};

YX={<x,0 >, <x,1>, <y,0>, <y,1>}.

2. X={1,2,3}, Y={0,1}.

XY={<1,0>,<1,1>,<2,0>,<2,1>,<3,0>,<3,1>};

YX={<0,1>,<0,2>,<0,3>,<1,1>,<1,2>,<1,3>}.

(Отметим, что XY  YX.)

К отношению «=» принадлежит одна пара <1,1>.

К отношению «<» в множестве YX принадлежат все пары, кроме <1,1>. В множестве XY таких пар нет.

3. RR - плоскость.

4. X = {x | x  [0,1]}

Y = {y | y  [1,2]}

XY = {<x, y> | x  [0,1], y  [1,2]} – множество точек квадрата:

           

Определение. Обратным отношением для ={<x,y> | <x,y>} называют отношение -1={<y,x> | <x,y>}.

Определение. Композицией отношений 1 и 2 называют отношение 21={<x,y> |  z такое, что <x, z>1 и <z, y>2}.

Свойства бинарных отношений

  1.  ;

2) .

Доказательство п. 2)

<y,x>    <x,y>21;

 z : <x,z>1 и <z,y>2

 z : <z,x>1-1 и <y,z>2-1 

 z : <y,z>2-1 и <z,x>1-1 

<y,x>.

Сравнивая с исходным соотношением убеждаемся в справедливости равенства 2).

Пример: система линейных алгебраических уравнений AB, где A и B - матрицы. Операция умножения матрицы на вектор устанавливает соответствие каждому вектору-операнду  результата операции . Это соответствие есть отношение .

С одной стороны

.

С другой стороны

; .

Тем самым, .

Функции

Определение. Бинарное отношение f называется функцией, если из <x,y>f и <x,z>f следует, что y=z. (Функция является однозначной).

Две функции равны, если они состоят из одних и тех же элементов. Область определения: Df, область значений: Rf.

Если Df =X и Rf Y, то говорят, что f осуществляет отображение множества X на множество Y. Обозначения:

f:XY или .

<x,y>f    y=f(x);  y – образ, x – прообраз элемента y.

Примеры

{<1,2>, <2,3>,< >} – функция;

{<1,2>,<1,3>,<2,4>} - не функция (1 отображается сразу на два элемента);

{<x, x2+2x+1> | x R} - функция y=x2+2x+1

Определение. n-местной функцией называют отношение f, если f:XnY. Обозначение y=f(x1,…,xn).

Определение. Функция f:XY называется инъективной, если

x1, x2, y : y=f(x1), y=f(x2) x1=x2.  (То есть, одинаковые значения y могут соответствовать только одинаковым x).

Определение. Функция f:XY называется сюръективной, если

yY xX : y=f(x). (То есть, каждому значению y соответствует некоторое x).

Определение. Функция f называется биективной, если f одновременно сюрьективна и инъективна.

Говорят, что биективная функция f осуществляет взаимно однозначное отображение множества X на множество Y.

Примеры

f(x)=ex - инъективна, но не сюръективна при x  R;

f(x)=x3-x - сюръективна, но не инъективна;

f(x)=2x+1, f(x)=x3+x – биективна.

Утверждение. Композиция двух функций есть функция.

Доказательство. Допустим, композиции gf принадлежат две пары:

.

Поскольку f – функция, то u=v. Поскольку g – функция и u=v, то y=z, т.е. gof – функция.

Утверждение. Композиция двух биективных функций есть биективная функция. Следует из взаимной однозначности отображений, осуществляемых биективными функциями.

Определение. Тождественным отображением множества X в себя называется отображение 

ex: XX такое, что xX ex(x)=x. Тогда fex=f, eyf=f.

Утверждение. Отображение f:XY имеет обратное отображение f1:YX тогда и только тогда, когда f – биекция.

Доказательство.

Пусть f – биекция. Поскольку f – сюръективна, то отношение f-1 определено на множестве Y (каждому y соответствует определенное x).

В связи с инъективностью функции f обратное отношение f-1 является функцией (так как функция – однозначна, а инъективность означает невозможность соответствия различных x одному y). Прямое утверждение доказано.

Пусть теперь отображение f имеет обратное – f-1, определенное на множестве Y со значениями во множестве X. Тогда f сюръективно.

Но f также инъективно, так как f-1 – функция.

Утверждение доказано.

Замечание. Для того, чтобы обратное отношение f-1 было функцией на множестве значений Rf функции f, достаточно, чтобы функция f была инъективной. Тогда для инъективных функций выполняются следующие свойства бинарных отношений

1) (f)=f;                   2) (gf) =fg.

Свойства биективных функций

3) ff=ex;                  4) ff=ey.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85485. Совершенствование методического обеспечения принятия решений о привлечении и погашении заимствований в системе управления государственным (региональным) долгом субъекта РФ на этапе её реформирования 760 KB
  Критерий привлечения заемных средств для финансирования капитальных расходов бюджета субъекта РФ. Критерий принятия решений о досрочном погашении долговых обязательств субъекта РФ в условиях избытка платежеспособности бюджета. Методика расчета относительной стоимости капитальных расходов бюджета.
85487. Улучшение качества предлагаемых услуг и повышения эффективности использования капитала на ОАО «Приморье-64» 878.5 KB
  Главным определяющим признаком основных фондов выступает способ перенесения стоимости на продукт постепенно: в течение ряда производственных циклов частями: по мере износа. Износ основных фондов учитывается по установленным нормам амортизации сумма которой включается в себестоимость продукции.
85488. Внедрение CRM-системы для автоматизации отдела продаж на примере компании ООО «Актив Групп» 1.63 MB
  И сегодня большинство руководителей компаний начали понимать, что одна оптимизация производства уже не решает проблему выживания. Особенно это заметно в сфере услуг, где компании зависят не столько от качества самих продуктов или услуг, сколько от совершенства механизмов взаимодействия компании со своими клиентами.
85489. Разработка АРМ работника отдела сбыта на примере ЗАО «Луганский трубный завод» 985.5 KB
  Программа осуществляет обработку заказов для каждого из грузополучателей и выдачу результатов по остаткам спецификаций на печать. Программа работают совместно с ПО, осуществляющим выдачу результатов запросов на экран монитора и принтер.
85490. Анализ системы документооборота в ОАО «Сбербанк России» 1.94 MB
  В рамках автоматизации процесса обработки документа в организации начиная с момента его создания или получения и заканчивая моментом отправки корреспонденту или завершения исполнения и списания в дело должно быть обеспечено осуществление следующих функций: во-первых регистрация входящих в организацию документов...
85491. Розробка технологічного процесу механічної обробки деталей насоса – корпуса та вала 2.67 MB
  Деталь конструктивно подана як циліндричний вал з наявністю торцевих проточок шпонкового пазу евольвентних шліців а також внутрішньої різьбової поверхні. Відхилення від торцевого биття поверхні 2 відносно центральної осі становить не більше 003 мм.
85492. Информационные технологии в управлении персоналом на ОАО «Завод «НЕФТЕПРОММАШ» 2.61 MB
  В первой главе освещены теоретические основы управления персоналом организации. Представлена характеристика организации, определенны миссия и задачи организации. Показана организационная структура. Определены сущность и характеристики управления персоналом, рассмотрены требования...
85493. ВЫРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ КОРРЕКТУРЫ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ И ПОСОБИЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К РЕЙСУ И В ПЕРИОД ПЛАВАНИЯ 699 KB
  Цель дипломной работы – разработка рекомендаций и проведение корректуры навигационных карт и пособий при подготовке к рейсу и в период плавания. В процессе выполнения дипломной работы получены рекомендации по организации и проведению корректуры бумажных и электронных карт и пособий.