全射surjectiveである1変数関数 :トピック一覧

・1変数関数を 「写像を用いない一般的な定義」で定義した場合の全射について

・1変数関数を 「写像を用いた厳密な定義―タイプA」で定義した場合の全射定義
   →「 像」概念を用いた「全射」定義
   →「逆像」概念を用いた「全射」定義
   →「値域」概念を用いた「全射」定義 

・1変数関数を 「写像を用いた厳密な定義―タイプB」で定義した場合の全射定義 
   →「 像」概念を用いた「全射」定義 
   →「逆像」概念を用いた「全射」定義  
   →「値域」概念を用いた「全射」定義 

・具体例  [そのうち、グラフを描いて、説明]


【1変数関数全般】  定義:1変数関数とその属性・類型
【全単射関連ページ】 写像一般の全射定義

* 総目次


1変数関数を「写像を用いない一般的な定義」で定義した場合の全射について

【全射である/ない】

・Dで定義された1変数実数値関数fを、y=f(x)=「xの式」とだけ記す限り、
 「Dで定義された1変数実数値関数fが全射である」
 とか
 「Dで定義された1変数実数値関数fが全射でない」
 とか、
 定義されない。

・そもそも、「全射である/ない」という区別は、
  Dで定義された1変数実数値関数fが、自らの終集合に関して、どのように振舞うか、
 に関わるものであるから、

 終集合を指定して
   『f:D→R』
   『f:D→S(D⊂R、S⊂R)』
 などと、Dで定義された1変数実数値関数fを表現しない限り、

 「全射である/ない」という区別はできない。

   → 1変数関数を 「写像を用いた厳密な定義―タイプA」で定義した場合の全射定義
   → 1変数関数を 「写像を用いた厳密な定義―タイプB」で定義した場合の全射定義 

【〜の上への写像である/ない】

・「Dで定義された1変数実数値関数fがRの上への写像である」とは、「fの値域」f (D)がRに一致する、すなわち、 f (D)=R ということ。

・「Dで定義された1変数実数値関数fはRの上への写像でない」とは、「fの値域」f (D)がRに一致しない、すなわち  f (D) ⊊ R ということ。

・「Rの部分集合」S に対して、「Dで定義された1変数実数値関数f が Sの上への写像である」とは、「fの値域」f (D)が「Rの部分集合」S に一致する、すなわち、 f (D)=S ということ。

・「Rの部分集合」S に対して、「Dで定義された1変数実数値関数f が Sの上への写像でない」とは、「fの値域」f (D)がSに一致しない、すなわち、f (D) ⊊ S ということ。


1変数関数を「写像を用いた厳密な定義―タイプA」で定義した場合の全射定義

はじめに読むべき定義 

・Dで定義された1変数実 数値関数『f:D→R』は、
  『定義域Dに属す実数』一つ一つにたいして、一個の実数を値として割り当てていくが、
 このとき、
   ・すべての実数を値として使い切ってしまうタイプの関数
 もあれば、
   ・値として使わないまま残る実数を出すタイプの関数
 もある。

・「Dで定義された1変数 実数値関数『f:D→R』が全射で ある」「Dで定義された1変数 実数値関数 f が、Rの上への写像で ある」
  とは、
   f が「すべての実数を値として使い切ってしまうタイプの関数」である
 ことを意味する。

・「Dで定義された1変数 実数値関数『f:D→R』が全射でな い」「Dで定義された1変数 実数値関数 f が、Rの上への写像 でない」
  とは、
   f が「値として使わないまま 残る実数を出すタイプの関数」である
 ことを意味する。

* 厳密には?→「像」概念を用いた「全射」定義 / 「逆像」概念を用いた「全射」定義 / 「値域」概念を用いた「全射」定義 

* 一般化すると?→写像一般の全射定義 

[→全射冒頭]

 
「像」概念を用いた「全射」定義

 






「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→R』が全射である」
「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Rの上への写像である」とは、
 ┌ どの実数を一つ選んでも、
 | その実数をfが値として割り当てる『定義域Dに属す実数』が存在する
 └      ∀y∈R ∃x∈D⊂R (f (x)=y)
ということ。

【文献】

 ・青本『微分と積分1』§1.4(b)(p.34):surjective
 ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2例3(p.6)







「逆像」概念を用いた「全射」定義  

 






「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→R』が全射である」
「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Rの上への写像である」
 とは、
 ┌ どの実数を一つ選んでも、
 | その実数のfによる逆像に、少なくとも一つ以上の実数が属す 
 |  ∀y∈R (f−1(y)≠φ)   
 └
 ということ。

【文献】

 見当たらないので、写像一般の全射定義を自分で具体化。





 





「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→R』が全射でない」
「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Rの上への写像でない」
  とは、
    ┌ 実数のなかには、
    | その実数のfによる逆像が空集合となるものがある  
     |  (∃y∈R) (f−1(y)=φ)   
    └
  ということ。 

【文献】

 見当たらないので、写像一般の全射定義を自分で具体化。





「値域」概念を用いた「全射」定義 

 






「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→R』が全射である」
  とは、
  「fの値域」f (D)がRに一致すること f (D)=R 。


【文献】

 ・赤攝也『実数論講 義』§1.7(p.2)
 ・加藤十吉『微分積分学原論』4.3-例9(pp.36-7)
 ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2例3(p.6)





 





「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→R』が全射でない」
「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Rの上への写像でない」
 とは、
  「fの値域」f (D)がRに一致しない 、すなわち  f (D) ⊊ R  
 ということ。

【文献】

 ・赤攝也『実数論講 義』§1.7(p.2)
 ・加藤十吉『微分積分学原論』4.3-例9(pp.36-7)
 ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2例3(p.6)






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1変数関数を「写像を用いた厳密な定義―タイプB」で定義した場合の全射定義

はじめに読むべき定義 

・Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S(D⊂R、S⊂R)』は、
  『定義域Dに属す実数』一つ一つにたいして、一個の実数を値として割り当てていくが、
 このとき、
   ・すべての「Sに属す実数」を値として使い切ってしまうタイプの関数
 もあれば、
   ・値として使わないまま残る「Sに属す実数」を出すタイプの関数
 もある。

・「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S(D⊂R、S⊂R)』が全射である」「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Sの上への写像である」
  とは、
   f が「すべての『Sに属す実数』を値として使い切ってしまうタイプの関数」である
 ことを意味する。

・「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S(D⊂R、S⊂R)』が全射でない」「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Sの上への写像でない」
  とは、
   f が「値として使わないまま残る『Sに属す実数』を出すタイプの関数」である
 ことを意味する。

* 厳密には?
  →「像」概念を用いた「全射」定義 
  →「逆像」概念を用いた「全射」定義  
  →「値域」概念を用いた「全射」定義 

* 一般化すると?→写像一般の全射定義 

[→全射冒頭]

 
「像」概念を用いた「全射」定義

 





「Rの部分集合」S に対して、
 「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S』が全射である」
 「Dで定義された1変数実数値関数 f がSの上への写像である」
 とは、
  ┌ 「Rの部分集合」S から、どの実数を一つ選んでも、
  |   その実数をfが値として割り当てる『定義域Dに属す実数』が存在する
  └       (∀y∈S⊂R)(∃x∈D⊂R)(f (x)=y)
 ということ。







「逆像」概念を用いた「全射」定義  

 





「Rの部分集合」S に対して、
 「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S』が全射である」
 「Dで定義された1変数実数値関数 f がSの上への写像である」
とは、
 ┌ 「Rの部分集合」S から、どの実数を一つ選んでも、
 |   その実数のfによる逆像に、少なくとも一つ以上の実数が属す
 └       (∀y∈S⊂R) (f−1(y)≠φ) 
ということ。





 





「Rの部分集合」S に対して、
 「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S』が全射でない」
 「Dで定義された1変数実数値関数 f がSの上への写像でない」
とは、
 ┌ 「Rの部分集合」Sの実数のなかには、
 |   その実数のfによる逆像が空集合となるものがある
 └       (∃y∈S⊂R) (f−1(y)=φ) 
ということ。





「値域」概念を用いた「全射」定義 

 






「Rの部分集合」S に対して、
 「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S』が全射である」
 「Dで定義された1変数実数値関数 f がSの上への写像である」
とは、
「fの値域」f (D)が「Rの部分集合」S に一致すること f (D)=S。





 





「Rの部分集合」S に対して、
 「Dで定義された1変数実数値関数『f:D→S』が全射でない」
 「Dで定義された1変数実数値関数 f が、Sの上への写像でない」
とは、
  「fの値域」f (D)がSに一致しない すなわち  f (D) ⊊ S  
ということ。






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→トピック一覧:1変数関数とその属性・類型 
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全射である1変数関数の具体例


[全射である1変数実数値関数の例]


 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義され、
   f(x)=x と表される1次関数 『f:R→R』は全射(Rの上への写像)[自力]

 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義された1次関数f(x)=2x-3 [笠原-例1]

 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義された1次関数f(x)=x+1 [ラング]
 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義された1次関数f(x)=-5x-2
             [『解析演習ハンドブック1変数関数編』]
 ・定義域D=(0,∞)={ x∈R | x>0 }で定義され、
  f(x)=logx と表される対数関数『f:D→R』は、全射(Rの上への写像) [赤]
 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義され、
  f(x)=x3 と表される3次関数『f:R→R』は、全射(Rの上への写像) [黒田]

 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義され、
  f(x)=x3+x2−x と表される『f:R→R』は全射(Rの上への写像)[赤]

[全射でない1変数実数値関数の例]


 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義され、
  f(x)=ex  と表される指数関数『f:R→R』は、全射(Rの上への写像)ではない。
   「fの値域」f (D)は、(0,∞)だから。[赤]

 ・R=(−∞,∞)={ x∈R }で定義され、
   f(x)=x2 と表される2次関数『f:R→R』は、全射(Rの上への写像)ではない。
   「fの値域」f (D)は、[0,∞)だから。[赤;笠原-例2;黒田;ラング]
  ただし、
   f ' (x)=x2 と表される2次関数『f ':R→[0,∞)』は全射([0,∞)の上への写像)となる。
  このように、同一の数式で表される写像であっても、
  終集合のとり方によって、全射になったり、全射でなかったりすることがある。
   [黒田;ラング]

 ・定義域D=[-1,1]={ x∈R | -1≦x≦1 }で定義され、

  f(x)=

1−x2
と表される関数「f:D→R」 
  は、全射(Rの上への写像)ではない。[笠原-例3]

[1変数関数の具体例についての全単射の検討]

  ・y=x / y=x2/ y=x3 / y=1/x  →べき関数
 ・定数値関数/比例/一次関数/二次関数/三次関数→多項式関数  
 ・指数関数/対数関数 
 ・絶対値関数/三角関数/ガンマ関数

[文献]

 ・黒田『微分積分学』3.1.2-例3.2(pp.86-7)
 ・赤攝也『実数論講 義』§1.7(p.23)例1
 ・笠原皓司『微分積分学』1.4例1-3(p.23)
 ・加藤十吉『微分積分学原論』4.3-例9(pp.36-7):2次関数
  ・『解析演習ハンドブック1変数関数編』ex.1.1.12(p.11)
 ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2例3(p.6)


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