单射和满射的区别,自然数和偶数哪个更多

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单射和满射的区别,自然数和偶数哪个更多?

有人会觉得自然数比偶数多,因为偶数是自然数的子集;有人会觉得偶数比自然数多,因为他们的"和"比自然数的"和"要大。

这取决于"多"这个概念是怎么定义的。

单射和满射的区别,自然数和偶数哪个更多

集合论中,一个集合比另一个集合多定义为

- 存在第一个集合到第二个集合的满射且不存在它们之间的一一映射

这个定义的合理性由以下事实保证

- 存在集合A到集合B的满射 等价于 存在B到A的单射(由选择公理引出)称 集合A的元素比B的多或一样多,即大于等于

- 存在A到B的满射,且存在B到A的满射,那么就存在A到B的一一映射 称A和B元素一样多(康托定理)

- 任意两个集合可较(由选择公理引出)

函数单射双射满射怎么判断?

函数单射(injective)当且仅当不同的自变量对应不同的因变量;函数满射(surjective)

当且仅当对于每个因变量,都至少存在一个自变量与之对应;函数双射(bijective)当且仅当既是单射又是满射。可以通过证明定义来判断函数是否单射、满射或双射。

2建立一一对应吗?

(刚刚看了 @数学救火队长 的回答,深受感染,小石头也谈点自己的看法!)

所谓一一对应,就是双射。关于 双射(既是单射又是满射)的定义 和 如何用定义 判定 映射 y = x² 在 集合 [0, 2] 上是双射,@数学救火队长 已经讲的非常清晰明了了,小石头这里就不再重述,下面仅仅补充一些其它判别方法。

相关知识:

对于 任意 映射 f: A → B,如果存在 g: B → A 使得,

g∘f = idᴀ 且 f∘g = idʙ

则 称 f 是 可逆映射,记 f⁻¹ = g 称为 f 的逆映射。

其中,∘ 为 映射的复合运算,定义为:

(g∘f)(x) = g(f(x))

idᴀ(idʙ) 是 A(B)上的 横的映射,定义为:

idᴀ(x) = x, x∈ A(idʙ(x) = x, x∈ B)

双射判别法2:可逆映射 一定是 双射。

就 映射 y = x²: A = [0, 2] → B = [0, 4] 来说,显然 存在 z = √x: B → A 使得

z∘y = z(y(x)) = √(x²) = x = idᴀ

y∘z = y(z(x)) = (√x)² = x = idʙ

于是,y 可逆,根据 双射判别法2,y 是 双射。

这里的相关知识后来被引入到《范畴论》中,大家有兴趣可以 参考我在这里:“数学范畴是什么?”的回答。

@数学救火队长 已经证明了,y 在 A 到 B 上 是 满的,接下来我们用另外一种方法证明 y 是 单的。

因为,y(0) = 0² = 0,而 如果存在 x₀ 使得 y(x₀) = x₀² = 0,则 x₀ = √0 = 0,于是 0 和 0 在 y 下一一对应。因此 我们只需要 证明 y 在 A~ = (0, 2) 到 B~ = (0, 4) 下是 单射 就可以了。又因为 A~, B~ ⊂ R₊ = (0, +∞),所以 我们只要证明,y 在 R₊ 上是单射,就行了。

相关知识:

对于 R₊ 中 任意 两个 正实数 a, b,我们观察,它们的积 a⋅b 一定也是 正实数,于是 a⋅b 仍然 属于 R₊,这称为 R₊ 对于 乘法运算 封闭,我们将 R₊ 和 乘法运算 放在一起,记为 ( R₊, ⋅),称为 群。

如果 群 ( R₊, ⋅) 上 的函数 f: R₊ → R₊ 可以保持 乘法运算,即,

f(a⋅b) = f(a)⋅f(b)

则称 f 为 群同态。

定义集合:

ker f = {x ∈ R₊ | f(x) = 1}

称为 同态核。

单射判别法2: 如果 群同态 f 的 同态核 ker f = {1},则 f 必然是 单射。

首先,因为,

y(a⋅b) = (a⋅b)² = a²⋅b² = y(a)⋅y(b)

所以,y 是群同态。

其次,因为,

y(1) = 1² = 1

所以,

1 ∈ ker y

其实,我们可以证明 对于任意 群同态 f,1 一定属于 ker f。

再次,如果存在 x₁ ∈ ker y,则,

y(x₁) = x₁² = 1

于是,

x₁ = ±1

而 x₁ ∈ R₊ 是正整数,故

x₁ = 1

这就证明了:

ker y = {1}

于是,根据 单射判别法2,y 一定是 单射。

还有一个判断 y 是单射的方法。

相关知识:

如果 实函数 f 在 对于 区间 [a, b] 上 任意一点 x₀,都有:

则称 f 在区间 [a, b] 上 连续。

对于 区间 [a, b] 上任意 两点 x₁ < x₂,恒有,

f(x₁) < f(x₂) 或 f(x₁) > f(x₂)

则 称 f 在 区间 [a, b] 上 ,单调递增函数 或 单调递减函数。单调递增函数 和 单调递减函数,统称为 单调函数。

对于 在 区间 [a, b] 上 连续,则 区间 (a, b) 上 可导 的 实函数 f,对于任意 x ∈ (a, b),如果恒有,

f(x) > 0 或 f(x) < 0

则 f 在 区间 [a, b] 上 是 单调递增函数 或 单调递减函数。

单射判别法3: 单调函数 一定是单射。

首先,根据极限的 ε-δ语言 定义,我们不难 证明:对于 任意 x₀ ∈ [0, 2],有,

lim_{x → x₀} y = lim_{x → x₀} x² = x₀²

这说明,y 在 区间 [0, 2] 连续。

而 y' = (x²)' = 2x,对于 x ∈ (0, 2) 恒有 y'(x) > 0,故 y 在 [0, 2] 是 单调递增函数,根据 单射判别法3,y 是单射。

(最后,推点私货,希望条友们不要讨厌!)

下面是 单射 和 满射 的另外一种 定义。

我们将,R 中的 全体 闭区间 这些闭区间 之间的 全体映射,以及上面定义的映射的复合运算,放在一起 称为 一个范畴,这里记为 R。

给定 范畴 R 中的 任意 映射 f: A → B,

如果 对于 R 中 的任意 闭区间 C,以及 任意 映射 g, h: C → A,都有 f∘g = f∘h ⇒ g = h(f 满足 左消去律),则称 f 为 单射。

如果 对于 R 中 的任意 闭区间 C,以及 任意 映射 g, h: B → C,都有 g∘f = h∘f ⇒ g = h(f 满足 右消去律),则称 f 为 满射。

注意:

可以验证 这个新定义 和 @数学救火队长 给出的原定义,相互兼容。

实际上,《范畴论》中,我们称 闭区间为 对象,映射 为态射(或 箭头),相应的,单射 和 满射 分别被称为 单态射 和 满态射。

现在 看 映射 y = x²: A = [0, 2] → B = [0, 4];对于 映射 g, h: C → A,如果 y∘g = y∘h,则,

y(g(x)) = g²(x) = h²(x) = y(h(x))

g(x) = √(h²(x)) = ±|h(x)|

因为 g(x), h(x) ∈ A = [0, 2],所以 g(x), h(x) ≥ 0,故 |h(x)| = h(x),g(x) 取正,即,

g(x) = h(x),x ∈ C

得到 g = h,这说明 y 满足 左消去律,y 是 单射。

另一方面,对于 任意 映射 g, h: B → C,如果 g∘y = h∘y ,则,

g(y(x)) = g(x²) = h(x²) = h(y(x))

令,w = x²,则:

g(w) = h(w)

如果,y 是满射,则 w 取满 B = [0, 4],也就是说,对于任意 w ∈ B,上面等式都成立,得到 g = h ,故 y 满足 右消去律。

(小石头才疏学浅,目前能想到的就这些了,欢迎大家继续补充!)

(回答题主在评论区提的另一个问题)

我们知道,随机变量 X 服从 均匀分布 U(0, 2) 的 概率密度函数为 :

于是可以得到 X 概率分布函数为:

现在考虑 随机变量函数 Y = X² (注:随机变量函数依然是随机变量)。

首先,Y 不可能 小于 0,故 在 y < 0 时,Y 的 概率分布函数为:

Fᵧ(y) = 0

其次,在 y ≥ 0 时,Y 的 概率分布函数为:

根据前面 Fᵪ 的定义,有:

因为 -√y ≤ 0,所以 Fᵪ(-√y) = 0;

当 2 ≤ √y,即,2² = 4 ≤ y 时,Fᵪ(√y) = 1;

当 0 < √y < 2,即,0 < y < 4 时,Fᵪ(√y) = √y/2;

当 √y ≤ 0,即,y = 0 时, Fᵪ(√y) = 0

最后,综上,我们得到 Y 的 概率分布函数为:

从而 可以得到 Y 的 概率密度函数为:

另一方面,随机变量 Ȳ 服从 均匀分布 U(0, 4) 的 概率密度函数 和 概率分布函数 为:

显然,Y ≠ Ȳ,Y 不服从 均匀分布 U(0, 4),Y 和 Ȳ 不是一回事。

进而,根据 Y 和 Ȳ 概率分布函数,得到:

Fᵧ(1) = √1/2 = 1/2

F_ Ȳ(1) = 1/4 = 1/4

因为,Y ≠ Ȳ 所以 Fᵧ(1) = 1/2 ≠ 1/4 = F_ Ȳ(1) 很合理。

为什么一一映射有反函数?

举例来说吧 A = { 1 ,2 ,3 ,4 }, B = { 2 ,4 ,6 , 8 , 9 } ,从A到B的映射f :2x 。 可看出,A中的所有元素在f的作用下,在B中都有元素与之对应,即都有它们的象; 反过来,不成立,B中有的元素在A中就没有它的原象。 这样,从A到 B是单射,不能构成一一映射,也就不是满射。 你的例子:y=2x+1,x∈[1,2],其值域是[3,5],但是若Y=[0,10] 没有反函数,因为它不是满射。

满射单射双射可以怎么样来说明?

说明如下

单射就是只能一对一,不能多对一满射只要Y中的元素在X中都能找到原像就行了(一对一,多对一都行).双射就是既是单射又是满射(一个对一个,每个都不漏掉).f:z-z f(x)=3x;单射 f; z-n; f(x)=|x|+1; 满射f r-r; f(x)=x^3+1;单射f;n*n-n; f(x1,x2)=x1+x2+1;满射f;n-n*n, f(x)=(x,x+1),单射

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