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惡補(bǔ)基本功-本科代數(shù)-第二章,第2節(jié)

2021-08-11 23:42 作者:子燁紫冶籽  | 我要投稿

上一節(jié)的幾個(gè)例子:

例子1:讓S和S'都是實(shí)數(shù)集(R),然后定義的映射為f(x)%3Dx%5E%7B2%7D,我們可以說(shuō)f的像(image)是所有大于等于0的實(shí)數(shù)。

如果加了一個(gè)S的子集T,我們可以用相同的規(guī)則重新定義一個(gè)T的一個(gè)新映射T%5Crightarrow%20S',此時(shí)的f就是受T限制的f,這就是f限制(restriction)于T,f%7CT%3AT%5Crightarrow%20S'

f%3AS%5Crightarrow%20S'是單射(Injective),如果任意兩個(gè)不同的成員x和y,他們的像都不同。

例子2:f(x)%3Dx%5E%7B2%7D不是一個(gè)單射映射,所以我們?cè)O(shè)置一個(gè)g,將g定義為g(x)%3Dx%2B1,這樣的話(huà)g就是單射映射,因?yàn)槿我鈨蓚€(gè)不同的x無(wú)法得出兩者皆相同的g(x)。

f%3AS%5Crightarrow%20S'中,如果所有S'的成員,都有其對(duì)應(yīng)的S成員。這個(gè)就叫滿(mǎn)射(Surjective)。

例子3,還是上面的映射,f(x)%3Dx%5E%7B2%7D,f不是滿(mǎn)射,因?yàn)镾'中的負(fù)數(shù)并不是S的像,但是g(x)=x+1是滿(mǎn)射,因?yàn)樗械膅(x)都有其對(duì)應(yīng)的x。

如果這個(gè)映射同時(shí)滿(mǎn)足單射與滿(mǎn)射的特性(一對(duì)一),我們稱(chēng)之為雙射(bijective)。

例子4:如果一個(gè)映射呈現(xiàn)的是I%3AS%5Crightarrow%20S的情況,我們稱(chēng)之為恒等(Identity),恒等必然映射。

如果T是S的子集,那么T的恒等映射,可以被S視為包含映射(Inclusion),一般是這樣寫(xiě):

T%5Chookrightarrow%20S

如果S,T,U為集,而

f%3AS%5Crightarrow%20T%E5%92%8Cg%3AT%5Crightarrow%20U,

我們可以以此形成復(fù)合映射(composite mapping),

g%5Ccirc%20f%3AS%5Crightarrow%20U,

因?yàn)?/p>

(g%5Ccirc%20f)(x)%3Dg(f(x))

例子5:讓f(x)%3Dx%5E%7B2%7D%E5%92%8Cg(x)%3Dx%2B1,因此g(f(x))%3Dx%5E%7B2%7D%2B1,而f(g(x))%3Df(x%2B1)%3D(x%2B1)%5E%7B2%7D

因此,f%5Ccirc%20g%5Cneq%20g%5Ccirc%20f

映射的“套娃”是滿(mǎn)足結(jié)合律的,比如:

h%5Ccirc%20(g%5Ccirc%20f)%20%3D%20(h%5Ccirc%20g)%5Ccirc%20f)

論證方式:

左側(cè):(h%5Ccirc%20(g%5Ccirc%20f))(x)%3Dh((g%5Ccirc%20%20f)(x))%3Dh(g(f(x)))

右側(cè):((h%5Ccirc%20g)%5Ccirc%20f)(x)%3D(h%5Ccirc%20g)(f(x))%3Dh(g(f(x)))

另外,在這些映射中,如果f和g是單射,那么g%5Ccirc%20f也是單射,如果f和g是滿(mǎn)射,那么g%5Ccirc%20f也是滿(mǎn)射。如果f和g是雙射,那么g%5Ccirc%20f也是雙射。

論證:假設(shè)f和g都是單射,x不等于y,由于f是單射,所以f(x)%5Cneq%20f(y),因此g(f(x))%5Cneq%20g(f(y)),因?yàn)間也是單射。

如果f和g都是滿(mǎn)射,就存在著x不等于y,而f(x)=f(y),由于g也是滿(mǎn)射,所以也存在g(x)=g(y),因此g(f(x))=g(f(y))成立。

逆映射(inverse mapping)f%5E%7B-1%7D使得兩個(gè)映射組合成為恒等映射。

如果f存在其逆映射,那么f是雙射。

一個(gè)雙射的恒等映射,可以稱(chēng)之為S的排列(Permutation of S),這個(gè)集又被稱(chēng)為Perm(S)。

如果%5Csigma%20%2C%5Ctau%20都是S的排列,這樣我們會(huì)直接寫(xiě)成%5Csigma%20%5Ctau

例子:在平面幾何中,一個(gè)F%3AR%5E%7B2%7D%5Crightarrow%20R%5E%7B2%7D的映射可以說(shuō)是等距(isometry),如果F保存著其距離,也就是說(shuō)任意兩個(gè)點(diǎn)P和Q,

dist(P%2C%20Q)%3D%20dist%20(F(P)%2C%20F(Q)%EF%BC%89


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