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1.写像の定義 2.解説:対応との関連/一意対応との関連/単射・全射との関連 3.写像の具体例の列挙・写像でない対応の具体例の列挙 |
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[定義] |
・「集合Aから集合Bへの写像mapping」とは、 集合Aの各元ごとに、それに対応する「集合Bの元」を一つずつ定める規則 のことをいう。「 f:A→B 」と表す。 ![]() ・「集合Aを定義域とする写像mapping」「集合Aで定義された写像mapping」とは、 集合Aの各元ごとに、その対応者を一つずつ定める規則 のことをいう。「f」などの記号で表す。[松坂『集合・位相入門』第1章§4.E(p.38)] ※上記2表現の違い→詳細 ※「規則」という表現をとらない集合一元論的定義もある[→斉藤『数学の基礎』1.2.1(p.10)] ・特に、実数の集合R(の部分集合)から実数の集合Rへの写像は、 関数と呼ばれることが多い。(そうでなくても、写像を関数と呼ぶこともある。) この件については、写像の具体例の列挙参照。 |
[文献―全般]・『岩波数学辞典(第三版)』項目57B対応;項目58B関数;項目162C写像;[文献―集合論]・松坂『集合・位相入門』第1章§3.E(pp.27-9);・佐久間『集合・位相―基礎から応用まで―』1.4(pp.16-22); ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.1(p.150) ・志賀『集合への30講』12講(p.70) ・一楽『集合と位相―そのまま使える答えの書き方』定義1.2.1(p.27) ・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-1(p.9) ****** ・斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.1(pp.10-11):集合一元論的定義 ・竹内外史『集合とはなにか―はじめて学ぶ人のために』(pp.105-9):集合一元論的定義 [文献―解析]・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5)・松坂『解析入門1』2.1-A(pp.55-58) ・笠原皓司『微分積分学』1.4(p.22) ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.85) ・高橋『経済学とファイナンスのための数学』2.1(pp.27-8)対応との対比 ・神谷浦井『経済学のための数学入門』1.3.2(p.34) ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) ・Fischer, Intermediate Real Analysis, U.2.Def2.2 (pp.44-45):domain,range,image, [文献―確率]・佐藤『はじめての確率論』pp.166-167。[関連事項]・対応の諸類型:分類基準/対応/一意対応/一対一対応/単射/全射/全単射→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 |
[定義] |
・写像「f:A→B」と表現された写像において、写像fの定義域domainとは、集合Aのこと。 ・「集合Aで定義された写像f」と表現された写像において、写像fの定義域domainとは、 集合Aのこと。 ※厳密には、集合Aは、fの始集合かつfの定義域となっている。 詳しくは「対応の定義域」を参照。 [→写像定義冒頭] |
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[定義] |
・写像「f:A→B」と表現された写像において
終集合・終域final setとは、 集合B〜すなわち《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合〜 のこと[松坂『解析入門1』]。 ・「集合Aで定義された写像f」と表現される写像においては、 写像fの 終集合(《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合) は不特定[→詳細]。 ・前者で表現された写像では、終集合が特定されているが、 後者で表現された写像では、終集合が不特定。 ここには、写像の終集合の取り扱いをめぐる立場の違いがある。[→詳細] ※斉藤『数学の基礎:集 合・数・位相』は、Bを値域と呼んでいるようだが、どうだろう? [→写像定義冒頭] |
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[定義] |
・写像「f:A→B」において「fによるaの像」 f (a)とは、 写像「f:A→B」によって「集合Aの元a」に対応付られた「集合Bの元」のこと。 ・「集合Aで定義された写像f」において「fによるaの像」 f (a)とは、 写像fによって「集合Aの元a」に対応付られたもののこと。 (写像のこの表現では、fの像がどの集合に属すかは不特定) ・「『写像fによるaの像』が{b}である」は、 本来「f(a)={b}」と書くべきであるが、普通は「f(a)=b」とだけ書く。 ・以下は、「『写像fによるaの像』がbである f(a)=b 」と同義。 ・「aにおけるfの値はbである。」 ・「fはaにbを対応させる」 ・「fはaをbに写す」 [『岩波数学辞典(第三版)』項目162C] [ 松坂『集合・位相入門』第1章§3.E(pp.27-8);] [→写像定義冒頭] |
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[定義] |
・写像「f:A→B」において、 「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像 inverse image」とは、 「写像fによって『終集合Bの元』bを割り当てられた『定義域Aの元』」 「写像fによる像が『終集合Bの元』bとなる『定義域Aの元』」 をあつめた集合 のこと。 { a∈A | f(a)=b } のこと。 ・「集合Aで定義された写像f」において 「bの、写像fによる原像・逆像 inverse image」とは、 とは、 「写像fによってbを割り当てられた『定義域Aの元』」 「写像fによる像がbとなる『定義域Aの元』」 をあつめた集合 のこと。 ・写像「f:A→B」における「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像」 「集合Aで定義された写像f」における「bの、写像fによる原像・逆像」 を、記号 f−1(b) で表す。 ・もちろん、 写像「f:A→B」における「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像」 「集合Aで定義された写像f」における「bの、写像fによる原像・逆像」 は、集合Aの部分集合になっている。 f−1(b)={ a∈A | f(a)=b } ⊂ A [→写像定義冒頭] |
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※ |
[写像の2表現―終集合の扱いによる違い]・「集合Aから集合Bへの写像」f:A→Bという表現では、《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合が特定されている(ここではB)が、 「集合Aを定義域とする写像」「集合Aで定義された写像」fという表現では、 《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合が特定されていない。 このような終集合の取り扱いをめぐる2表現間の違いは、写像の同一性の扱いの違いを生じさせる。 ・「集合Aから集合Bへの写像」f:A→Bの対応規則 〜すなわち、集合Aの各元ごとに、それに対応する「集合Bの元」を一つずつ定める規則〜 は、そのまま、集合Aの各元ごとに、それに対応する「集合Bを含む集合B'の元」を一つずつ定める規則ともみなせる。 しかし、「集合Aから集合Bへの写像」f:A→Bと表現された写像fでは、 《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合は、集合Bでなければならないから、 写像fを「集合Aの各元ごとに、それに対応する『集合Bを含む集合B'の元』を一つずつ定める規則」とみなした途端、 fとは別の写像として扱って、「集合Aから集合B'への写像」g:A→B'などと表さなければならない。 ・ところが、 「集合Aで定義された写像」fと表現された写像fでは、 《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合は、 「《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》を全て集めた集合」(すなわち「値域」)を含む集合 であるかぎり、どれでもよい。 だから、《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合を集合Bにみようが、 《集合Aの各元に対して、写像fが割り当てた対応者》が属す集合を、集合Bを含む集合B'にみようが、写像fは写像fである。 [→松坂『集合・位相入門』第1章§4.E(p.37);] [→写像定義冒頭] |
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※ |
「写像の終集合(の異同)を重視する立場」「写像の終集合(の異同)を重視しない立場」・写像「f:A→B」にたいして、以下の3条件を満たす写像gをつくることができる。[条件1] 「f:A→B」と同一の対応規則を有す。 [条件2] 「f:A→B」と同一の定義域を有す。 [条件3] 「f:A→B」の値域f(A)を含む集合S(≠B)を終集合とする。 つまり、写像「f:A→B」にたいして、 「(∀x∈A) (g(x)=f(x)) かつ S⊃ f(A) かつ S≠B 」を満たす写像「g:A→S」 をつくることができる。 写像「f:A→B」と写像「g:A→S」は、対応規則も定義域も値域も同一だが、終集合だけ異なる写像である。 ・この、終集合だけ異なる写像「f:A→B」「g:A→S」をどう取り扱うかについては、 「写像の終集合(の異同)を重視する立場」と「写像の終集合(の異同)を重視しない立場」に分かれる。 ・「写像の終集合を重視する立場」は、 対応規則も定義域も値域も同一とはいえ、終集合が異なる以上、写像「f:A→B」「g:A→S」を異なった写像として扱う とする立場である。 実際、ある側面においては、写像「f:A→B」と「g:A→S」とは、異なった性質を帯びることがある。 たとえば、全射ではない写像「f:A→B」にたいして、 対応規則も定義域も値域も同一だが、終集合だけ集合Bから値域f(A)に変えた写像「g:A→ f(A)」をつくると 写像「f:A→B」は全射でないのに、写像「g:A→ f(A)」は全射となる、 といったように。 ・「写像の終集合を重視しない立場」は、写像「f:A→B」「g:A→S」を同一の写像として扱う立場である。 この立場は、個々の写像・関数の本性を、定義域の各元へ像を対応させる規則に見ている。 だから、対応規則も定義域も同一の(したがって値域も同一の)「f:A→B」「g:A→S」は、同一の本性を有す写像であって、 《どの「値域を含む集合」を終集合としているか》という、本性から外れた《うわべ》だけの違いは、無視してかまわないのであって、 同一の本性を有す「f:A→B」「g:A→S」は、同一の写像として扱ってよい、 ということになる。 ・「写像の終集合を重視しない立場」は、そもそも終集合に興味がないのだから、 終集合を明示した「f:A→B」「g:A→S」といったスタイルで写像を表現する必要もない、 定義域と規則を表す記号だけを明記すればよい。 だから、「Aを定義域とする写像f」「Aで定義された写像f」という表現が、この立場には適当である。 そして、この立場では、 上記の《対応規則も定義域も値域も同一だが、終集合だけ異なる写像》「f:A→B」「g:A→S」は、どちらも、一緒ごたにされて、 「Aを定義域とする写像f」「Aで定義された写像f」と呼ばれることになるだろう。 [→松坂『集合・位相入門』第1章§4.E(p.37);] [→写像定義冒頭] |
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[解説] |
[対応との関連]・対応との関連で述べると、集合Aから集合Bへの写像とは、 「集合Aから集合Bへの対応」の特別なもの。 ・対応「f:A→B」は、 同一の「始集合Aに属す元」に対して割り当てる「終集合Bに属す元」の個数が、 | →一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 |
[ケース0]0個 でも、 [ケース1]1個 でも [ケース2]複数個 でも、かまわなかった。 つまり、 対応「f:A→B」では、 [ケース0]同一の「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」0個の割り当て つまり、f(a)=φ (1対0の割り当て) も、 [ケース1]同一の「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」一個の割り当て (1対1の割り当て) つまり、f(a)=一元集合。たとえば、f(a)={b} も、 [ケース2]同一の「始集合Aに属す元」に対する 複数個の「終集合Bに属す元」の割り当て (1対多の割り当て) たとえば、f(a)={b1,b3}, f(a)={b1,b2,b3} も、すべてありえた。 ・これらの「始集合Aに属す元」に対する割り当てかたのうち、 [ケース1]同一の「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」一個の割り当て のみからなる対応「f:A→B」が、写像または関数である。 ・すなわち、集合Aから集合Bへの写像・関数とは、 対応f:A→B のなかで、 任意のa∈Aに対して、f(a)=一元集合 すなわち、(∀a∈A) (∃b∈B) ( f(a)={b} ) を満たすもの に他ならない。 ・「写像ではない対応」「関数ではない対応」とは、 ・[ケース0]同一の「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」0個の割り当て つまり、f(a)=φ (1対0の割り当て) または ・[ケース2]同一の「始集合Aに属す元」に対する 複数個の「終集合Bに属す元」の割り当て (1対多の割り当て) たとえば、f(a)={b1,b3}, f(a)={b1,b2,b3} が、一回でも為されている対応のこと。 ・すなわち、 「対応『f:A→B』が写像ではない」 「対応『f:A→B』が関数ではない」 とは、 対応『f:A→B』が (∃a∈A)(f(a)≠一元集合) ⇔(∃a∈A)(f(a)=φまたはf(a)=「複数個の元が属す集合」) を満たすことをいう。 ・対応の用語である「対応の定義域」「一意対応」を使って、 以上を述べなおすと、 写像・関数とは、 下記2条件を同時に満たす対応のことだ、ということになる。 (条件1) 始集合全体が定義域 (条件2) 一意対応である →[写像冒頭] |
[ケース0の例] [ケース1の例]![]() ![]() [ケース2の例] ![]() ![]() |
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[一意対応との関連]・一意対応との関連で述べると、 集合Aから集合Bへの写像とは、 「集合Aから集合Bへの一意対応」の特別なもの。 ・一意対応「f:A→B」は、 「始集合Aに属す元」に対して割り当てる「終集合Bに属す元」の個数が、 [ケース0] 0個 でも、 [ケース1] 1個 でも、かまわなかった。 つまり、 一意対応「f:A→B」では、 [ケース0]「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」0個の割り当て つまり、f(a)=φ (1対0の割り当て) も、 [ケース1]「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」一個の割り当て (1対1の割り当て) たとえば、f(a)={b} も、ありえた。 ・この二通りの「始集合Aに属す元」に対する割り当てかたのうち、 [ケース1]「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」一個の割り当て のみからなる一意対応「f:A→B」が、写像または関数である。 ・つまり、 「一意対応『f:A→B』が、写像または関数である」とは、 一意対応『f:A→B』が、 任意のa∈Aに対して、f(a)=一元集合 すなわち、(∀a∈A) (∃b∈B) ( f(a)={b} ) を満たすことを言う。 ・「写像ではない一意対応」「関数ではない一意対応」とは、 [ケース0]同一の「始集合Aに属す元」に対する 「終集合Bに属す元」0個の割り当て つまり、f(a)=φ (1対0の割り当て) が、一回でも為されている一意対応のこと。 ・すなわち、 「一意対応『f:A→B』が写像ではない」 「一意対応『f:A→B』が関数ではない」 とは、 一意対応『f:A→B』が (∃a∈A) (f(a)=φ) を満たすことをいう。 ・対応の定義域の概念を使って、以上を述べなおすと、 写像・関数とは、 始集合全体が定義域 となっている一意対応である となる。 →[写像冒頭] |
→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 [ケース0の例] ![]() [ケース1の例] ![]() |
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[単射/全射との関連]・写像・関数の下位類型に、単射、全射、全単射がある。 ・写像・関数の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」について、 「1個」と限定しているものの、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」については、 一切問題にしていない。 したがって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が 何個であろうが、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつでも「1個」 でありさえすれば、写像・関数と呼んで差し支えない。 ・これに対して、単射、全射、全単射の各概念の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数は1個だけ」 という写像・関数の定義を満たすばかりか、 「同一の《終集合の元》を割り当てられ《定義域の元》の個数」 についての限定条件を満たすことまで要求する。 ・単射の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」を 1個に限定することに加え、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」を、 0個または1個(右図ケース0,1)に限定する。 つまり、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 かつ ・どの《終集合の元》についてであれ、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 0個ないし1個(右図ケース0,1)のいずれか) である対応は、単射と呼んでよいが、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 であっても、 ・《終集合の元》によっては、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 2個以上になる割り当て(右図ケース2)が存在する ような対応は、 単射と呼んではならない。 ・全射の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」を 1個に限定することに加え、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」を、 1個以上(右図ケース1,2)に限定する。 (だから、全射では、 割り当てられずに売れ残る《終集合の元》が出るような割り当てかた は、排除される→右図ケース0) つまり、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 かつ ・どの《終集合の元》についてであれ、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 いつも、1個以上 である対応は、全射と呼んでよいが、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 であっても、 ・割り当てられずに売れ残る《終集合の元》が出る(右図ケース0) ような対応は、 全射と呼んではならない。 ・全単射の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」を 1個に限定することに加え、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」を、 1個に限定する(右図ケース1)。 つまり、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 かつ ・どの《終集合の元》についてであれ、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 いつも1個 である対応は、全単射と呼んでよいが、 ・どの《定義域の元》についてであれ、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつも1個 であっても、 ・《終集合の元》によっては、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 2個以上になる割り当て(右図ケース2)が存在したり、 ・割り当てられずに売れ残る《終集合の元》(右図ケース0)が出る ような対応は、 全単射と呼んではならない。 →[写像冒頭] |
→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 [図解]「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」に関する対応の割り当てかたの三ケース・ケース0:「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」=0個 ![]() ・ケース1「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」=1個 ![]() ・ケース2「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」=複数 ![]() ![]() |
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例 |
・写像の例 :1/2/3/4 ・写像でない例:1/2/3 |
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[写像の例1]・右図の対応「f:A→B」は、「fによるa1の像」 f(a1)={b1}、「fによるa2の像」f(a2)={b2} 、 「fによるa3の像」 f(a3)={b3} 、「fによるa4の像」f(a4)={b4} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 ・したがって、右図の対応は、写像・関数である。 ・なお、この写像・関数では、 「fによるb1の逆像」f−1(b1)={a1}、「fによるb2の逆像」f−1(b2)={a2} 、 「fによるb3の逆像」f−1(b3)={a3} 、「fによるb4の逆像」f−1(b4)={a4} だから、全単射にもなっている。 |
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→[写像冒頭] |
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[写像の例2]・右図の対応「f:A→B」は、「fによるa1の像」f(a1)={b1}、「fによるa2の像」f(a2)={b2} 、 「fによるa3の像」f(a3)={b3} 、「fによるa4の像」f(a4)={b2} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 ・したがって、右図の対応は、写像・関数である。 ・なお、この写像・関数では、 「fによるb1の逆像」f−1(b1)={a1}、「fによるb2の逆像」f−1(b2)={a2,a4} 、 「fによるb3の逆像」f−1(b3)={a3} となっていて、 |
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「同一の《終集合の元》b2を割り当てられた《定義域の元》」」f−1(b2)が、複数存在するが、 写像・関数の定義は、「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」を問題にしていない。 だから、「どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている」この対応を、 写像・関数と呼んでも差し支えない。 ・この写像・関数は、 「同一の《終集合Bの元》b2を割り当てられた《定義域の元》」が複数存在するので、単射ではないが、 「割り当てられずに売れ残る《終集合Bの元》」は皆無だから、全射にはなっている。 →[写像冒頭] |
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[写像の例3]・右下図の対応「f:A→B」は、「fによるa1の像」f(a1)={b1}、「fによるa2の像」f(a2)={b2} 、「fによるa3の像」f(a3)={b3} となっていて、どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 ・したがって、右下図の対応は、写像・関数である。 ・なお、この写像・関数では、 「fによるb1の逆像」f−1(b1)={a1}、「fによるb2の逆像」f−1(b2)={a2} 、「fによるb3の逆像」f−1(b3)={a3} 、「fによるb4の逆像」f−1(b4)= φ となっていて、《終集合Bの元》b4が「割り当てられずに売れ残る」。 ・写像・関数の定義は、「割り当てられずに売れ残る《終集合Bの元》」が出るかどうかを問題にしていない。 だから、「どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている」この対応を、 |
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写像・関数と呼んでも差し支えない。 ・この写像・関数は、 「割り当てられずに売れ残る《終集合Bの元》」b4が出ているから、 全射ではないが、 どの《終集合の元》についてであれ、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 0個ないし1個のいずれか であって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が、 2個以上になる割り当て はなされていないから、 この写像・関数は、単射にはなっている。 |
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→[写像冒頭] |
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[写像の例4]・右図の対応「f:A→B」は、 「fによるa1の像」f(a1)={b1}、「fによるa2の像」f(a2)={b2} 、 「fによるa3の像」f(a3)={b1} 、「fによるa4の像」f(a4)={b2} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 ・したがって、右図の対応は、写像・関数である。 ・なお、この写像・関数では、 |
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「fによるb1の逆像」f−1(b1)={a1,a3}、 「fによるb2の逆像」f−1(b2)={a2,a4}、「fによるb3の逆像」f−1(b3)= φ、「fによるb4の逆像」f−1(b4)= φ となっていて、 ・この対応は、全射でも単射でもないが、写像の定義は満たしている。 |
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→[写像冒頭] |
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[写像ではない対応の例1]・右下図の対応「f:A→B」は、一対一対応ではあるものの、写像ではない。・右下図の対応は、 「fによるa1の像」f(a1)={b1}、「fによるa2の像」f(a2)={b2} 、「fによるa3の像」f(a3)={b3} となっており、 始集合Aの元a1,a2,a3に対しては、それぞれ、『終集合Bに属す元』を一個ずつ割り当てていっている。 ・しかし、「fによるa4の像」f(a4)=φ。 つまり、始集合Aには、『終集合Bに属す元』を一個も割り当てない元a4が存在する。 ・だから、「f:A→B」は、写像の定義から逸脱している。 |
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・しかし、対応の定義域の定義にしたがえば、 始集合Aは定義域ではなくて、 「始集合Aからa4を除いた集合」A―{a4}={a1,a2,a3}が対応fの定義域。 すると、「f:A→B」は、 始集合Aの各元aにたいして、 『終集合Bに属す元』を一個ずつあてがってないものの、 定義域 A―{a4}={a1,a2,a3}の各元にたいしては、 一個ずつ「終集合の元」をあてがっていることになる。 ・そこで、A'=A―{a4}={a1,a2,a3}として、 f ':A'→B としたら、f 'は、写像となる。 f 'を、fのA'への制限という[斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.5(p.11)] |
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→[写像冒頭] |
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[写像ではない対応の例2]・右図の対応「f:A→B」は、写像でも、一対一対応でもないが、一意対応ではある。・右図の対応は、 f(a1)={b1}、f(a2)=φ 、f(a3)={b1} 、f(a4)={b1} となっていて、 元a2に対して、《終集合Bの元》を割り当てていないことが、 写像の定義から逸脱している。 ・しかし、 どの『fの始集合に属す元』に対しても、終集合Bの元を二個以上割り当てていない ので、一意対応の定義は満たしている。 →[写像冒頭] |
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[写像ではない対応の例3]・右図の対応「f:A→B」は、写像でも、一対一対応でも、一意対応でもない。・ 右図の対応「f:A→B」は、 f(a1)={b1,b3}、f(a2)=φ 、f(a3)={b1,b3} 、f(a4)={b2} となっていて、 (1) 元a1に対して、二元{b1,b3}を割り当てていること (2) 元a3に対して、二元{b1,b3}を割り当てていること (3) 元a2に対して、《終集合Bの元》を割り当てていないこと が、 写像の定義から逸脱している。 また、(1)(2)は、 一意対応の定義からも逸脱している。 →[写像冒頭] |
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[] |
・写像「f : A→B」について、 ・集合BをRとしたもの ―「実数値関数」 |
[文献]・松坂『解析入門1』2.1-A(p.58) |
※このように、普通、 写像・関数といえば、集合Aの各元に対して定義するが、 集合Aの(各元ではなくて)各部分集合に対して定義した関数もつくることができる。 集合Aの各部分集合に対して定義した関数を集合関数と呼ぶ。 (定義域が集合系、定義域の各元が集合となる写像・関数を、集合関数と呼ぶ。) これに対して、集合Aの各元に対して定義した普通の写像・関数を点関数と呼ぶ。 (集合関数も入れる。定義域が集合系である写像を、特に、集合関数と呼ぶ。) |
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具体例:2項演算、実数値関数、ベクトル値関数、 集合関数、1変数関数(円は、1変数関数ではない)グラフを使った説明 |
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
設定 |
写像「f: A→B」が与えられているとする。 直積A×Bの部分集合 {(a,b)| a∈A かつ b∈f(a) } をGで表す。 |
[文献]・松坂『集合・位相入門』第1章§3.E定理2(p.29); |
定理 |
次の二つの命題P,Qは同値である。 命題P: Gは写像fのグラフである。 命題Q: 集合Aの任意の元aに対して、(a,b) ∈Gとなるような 「Bの元b」が一個だけ存在する。 |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
定義 |
1.元の像・写像「f:A→B」において「fによるaの像」 f (a)とは、写像「f:A→B」によって「集合Aの元a」に対応付られた「集合Bの元」のこと。 ・「集合Aで定義された写像f」において「fによるaの像」 f (a)とは、 写像fによって「集合Aの元a」に対応付られたもののこと。 (写像のこの表現では、fの像がどの集合に属すかは不特定) ・「『写像fによるaの像』が{b}である」は、 本来「f(a)={b}」と書くべきであるが、 普通は「f(a)=b」とだけ書く。 ・以下は、「『写像fによるaの像』がbである f(a)=b 」と同義。 ・「aにおけるfの値はbである。」 ・「fはaにbを対応させる」 ・「fはaをbに写す」 |
[関連事項] ・2集合の像についての定理/集合族・集合列の和積の像についての定理 |
定義 |
2.定義域の部分集合の像・写像「f:A→B」において、「定義域Aの部分集合M」のfによる像とは、Mに属す元のfによる像を、全部集めて出来る集合 すなわち、 f(a)=bを満たすAの元aが数なくとも一つ存在するようなBの元bを全てあつめた集合 f (M) = { f(a)∈B | a∈M } のこと。 ![]() ※ f (M) =φ ⇔ M=φ ・「集合Aで定義された写像f」において、「定義域Aの部分集合M」のfによる像とは、 「集合Aの部分集合M」に属す元のfによる像を、全部集めて出来る集合 f (M) = { f(a) | a∈M } のこと。 |
[文献]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.4(p.11) ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5) ・松坂『集合・位相入門』第1章§4.A(p.30); ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.87) ・Fischer, Intermediate Real Analysis, U.2 (p.47)"image of a set under Mapping" |
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定義 |
[元の逆像]・写像「f:A→B」において、「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像 inverse image」とは、 「終集合Bの元」bが「写像fによる像」となる「定義域Aの元」をすべて集めた集合 すなわち、 「b=f(a)」を満たす「定義域Aの元」aをすべて集めた集合 { a∈A | f(a)=b } のこと。 ※対応fによる逆像は、{ a∈A | b∈f(a) } で、 写像fによる逆像は、{ a∈A | b=f(a) } 。 この、b∈f(a)とb=f(a)の違いは、 後者では、f(a)は例外なく一元集合となるが、 前者では、f(a)は、φや「複数元が属す集合」もある多様な集合 となるから。 ・「集合Aで定義された写像f」において 「bの、写像fによる原像・逆像 inverse image」とは、 bが「写像fによる像」となる「定義域Aの元」をすべて集めた集合 すなわち、 「b=f(a)」を満たす「定義域Aの元」aをすべて集めた集合 { a∈A | f(a)=b } のこと。 ・写像「f:A→B」における「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像」 「集合Aで定義された写像f」における「bの、写像fによる原像・逆像」 を、記号 f−1(b) で表す。 ・もちろん、 写像「f:A→B」における「『終集合Bの元』bの、写像fによる原像・逆像」 「集合Aで定義された写像f」における「bの、写像fによる原像・逆像」 は、定義域Aの部分集合になっている。 f−1(b)={ a∈A | b=f(a) } ⊂ A ※写像の定義によって、写像fにおいてf(a)は常に一元集合となるが、 f−1(b)については、写像の定義に、一元集合とする縛りがないので、 f−1(b)=φやf−1(b)=「複数元が属す集合」となることもある点に注意。 |
[関連事項] ・2集合の逆像についての定理/集合族・集合列の和積の逆像についての定理 |
定義 |
[終集合の部分集合の逆像]・写像「f:A→B」による「終集合Bの部分集合」Nの原像ないし逆像f−1(N)とは、定義域Aの元のうち、その像がNに入るもの全体の集合 f-1(N)= { a∈A | f(a) ∈N } のこと。 ![]() ・「集合Aで定義された写像f」による集合Nの原像ないし逆像f−1(N)とは、 定義域Aの元のうち、その像がNに入るもの全体の集合 f-1(N)= { a∈A | f(a) ∈N } のこと。 | |
※ |
写像fに対して、その逆関数・逆写像f-1が存在しない場合でも、写像「 f: M→N 」が定義されている限り、 逆像f-1(・)は定義されている。[神谷・浦井『経済学のための数学入門』pp.37-38.] |
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※ |
f-1(B)=A。[松坂『集合・位相入門』第1章§4.a定理2(p.30);.] | |
※ |
f-1(φ)=φだが、N≠φであったとしても、f-1(N)=φ となることもある。 [松坂『集合・位相入門』第1章§4.a定理2(p.30);] |
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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定義 |
[「元の像」のみを使った定義]・「写像『f:A→B』の値域range,像集合Imf」とは、「 fによって『定義域Aに属す元』へ実際に割り当てられている」 という条件を満たす「終集合Bに属す元」をあつめた集合。 { b∈B | (∃a∈A)(f (a)=b) } [右記黒田参照] ・「『集合Aで定義された写像f』の値域range,像集合Imf」とは、 fによって『定義域Aに属す元』に対応づけられたものを 全てあつめた集合 { b | (∃a∈A)(f (a)=b) } のこと。 [「元の逆像」のみを使った定義]・写像『f:A→B』の値域range,像集合Imfとは、「 fによる逆像が空集合にならない」という条件を満たす 「終集合Bに属す元」をあつめた集合。 { b∈B | (f−1(b)≠φ) } [定義域と「集合の像」を使った定義]・「写像『f:A→B』の値域range,像集合Imf」「fの定義域A」のfによる像 f (A) = { f(a)∈B | a∈A } のこと。 ・「『集合Aで定義された写像f』の値域range,像集合Imf」とは、 「fの定義域A」のfによる像 f (A) = { f(a) | a∈A } のこと。 |
[文献]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C写像;・松坂『集合・位相入門』第1章§3-C(p.25)対応の値域;§3-B(p.32)写像の値域; ・志賀『集合への30講』12講(p.71):像集合 ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.1(p.150) ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.86) ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) |
解説
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・写像の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」について、 「1個」と限定しているものの、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」については、 一切問題にしていない。 |
※写像の値域の一般化:対応の値域 ※写像の値域の具体例: ・1変数実数値関数の値域/2変数関数の値域/n変数関数の値域/ ・一次変換の像集合/ベクトル値関数の値域 |
したがって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が 何個であろうが、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」が いつでも「1個」 でありさえすれば、写像と呼ばれる。 ・ということは、 「写像『f:A→B』の終集合B」には、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 f−1(b)=φ を満たすb∈B [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 f−1(b)=一元集合 を満たすb∈B [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という3タイプの元が含まれ得るわけである。 ・これら3タイプの「終集合Bの元」のうち、 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という2タイプの元をあつめた集合、 { b∈B | f−1(b)≠φ } を「写像『f:A→B』の値域」と呼ぶ。 ・だから、 「写像『f:A→B』の終集合B」のなかで「写像『f:A→B』の値域」ではない部分 とは、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 をあつめた集合 { b∈B | f−1(b)=φ } に他ならない。 ・写像のなかには、 「写像『f:A→B』の終集合B」のあらゆる元が、 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかになって、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 が、「写像『f:A→B』の終集合B」に含まれない つまり、 「写像『f:A→B』の終集合B」が「写像『f:A→B』の値域」と一致する ものもある。 このような性格の写像を、全射と呼ぶ。 |
[タイプ0] [タイプ1]![]() ![]() [タイプ2] ![]() ![]() |
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図例 |
・写像『f:A→B』の右図の例では、 f−1(b1) ={a1,a3}≠φ f−1(b2) ={a2,a4}≠φ f−1(b3) =φ f−1(b4) =φ だから、 右図の例において、写像『f:A→B』の値域は、{b1,b2} である。 |
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図例 |
・写像『f:A→B』の右図の例では、 f−1(b1) ={a1}≠φ f−1(b2) ={a2,a4}≠φ f−1(b3) ={a3}≠φ だから、 右図の例において、写像『f:A→B』の値域は、{b1,b2,b3} である。 「写像『f:A→B』の終集合B」が「写像『f:A→B』の値域」と一致するので、 この写像『f:A→B』は全射。 |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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→[定義/解説/図例] |
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定義 |
・「写像『f:A→B』が全射・上射surjectionである」 「写像『f:A→B』がAからBの上への写像onto-mappingである」 とは、 ・「fの値域」f (A)が「fの終集合」Bに一致すること f (A)=B すなわち、 ・どの「fの終集合Bの元b」に対しても、 少なくとも一つの「fの定義域Aの元a」が存在して、 f (a)=bを満たすこと (∀b∈B)(∃a∈A)(f (a)=b)ないし(∀b∈B)(f−1(b)≠φ) をいう。 ※だから、 写像『f:A→B』が全射でないとしても、 写像『f:A→B』の終集合をBから『fの値域f(A)』へ狭めた 「Aから『fの値域f(A)』への写像」f ':A→f(A) は、全射となる。 ※「集合Aで定義された写像」等、終集合不特定の写像表現がなされたとき、 その写像が全射かどうかについては無関心・不明確。 ・「写像『f:A→B』がBの中への写像into-mappingである」とは、 f (A) ⊂ B でしかないこと、 つまり、 fが、 必ずしも「全射・上射」「AからBの上への写像」とは限らない写像一般 にすぎないことを強調した表現。 [松坂『集合・位相入門』第1章§4.B(p.32);志賀『集合への30講』12講(p.71); 黒田『微分積分学』3.1.2(p.86)] |
[文献-集合論]・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-4(p.11)・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C写像; ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.8(p.12); ・志賀『集合への30講』12講(p.71):像集合 ・松坂『集合・位相入門』第1章§4.B (p.32) ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.4(p.151) ・佐藤『はじめての確率論』p.166;p.150. [文献-解析]・松坂『解析入門1』2.1-A(p.56)・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5) ・笠原皓司『微分積分学』1.4(pp.22-3) ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』pp.37-38; ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.86) ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) [関連事項]・対応の諸類型:分類基準/対応/一意対応/一対一対応/写像/単射/一対一写像/全単射→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 [具体例]・全射の1変数関数・一次写像が全射であるための必要十分条件 |
解説 |
・写像の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」について、「1個」と限定しているものの、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」については、一切問題にしていない。 したがって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が何個であろうが、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」がいつでも「1個」でありさえすれば、 写像と呼ばれる。 |
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・ということは、 一般に、「写像『f:A→B』の終集合B」には、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という3タイプの元が含まれ得るわけである。 ・これら3タイプの「終集合Bの元」のうち、 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という2タイプの元をあつめた集合を、 「写像『f:A→B』の値域」と呼ぶ。 ・「値域」の概念を使って言い直すと、 一般に、「写像『f:A→B』の終集合B」は、 ・[タイプ1][タイプ2]の元を集めた値域 と、 ・[タイプ0]の元を集めた「値域でない部分集合」 の二つを含むことがわかる。 ・ところが、 写像『f:A→B』のなかには、 「終集合B」が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 を全く含まず、 「終集合B」のあらゆる元が、 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる特殊な写像、 つまり、 「終集合B」が「値域」f (A)と一致するという特殊な写像 もある。 ・このような特殊な性格を有す写像を、写像全般と区別して、 「全射・上射surjection」 「AからBの上への写像onto-mappingである」 と呼ぶ。 →[全射冒頭] |
[タイプ0] [タイプ1] ![]() ![]() [タイプ2] ![]() ![]() |
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図例
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全射の図例:1/2
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例1 |
・右図の「f:A→B」は、 f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} 、f(a4)={b2} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義を満たしている。 ・その上で、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}≠φ f−1(b2) ={a2,a4}≠φ f−1(b3) ={a3}≠φ となっていて、全射の定義を満たしている。 →[全射冒頭] |
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例2 |
・右図の「f:A→B」は、 f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} 、f(a4)={b4} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義を満たしている。 ・その上で、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}≠φ f−1(b2) ={a2}≠φ f−1(b3) ={a3}≠φ f−1(b4) ={a4}≠φ となっていて、、全射の定義を満たしている。 ・なお、この写像は、単射の定義も満たしているから、全単射にもなっている。 →[全射冒頭] |
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例1 |
・右図の「f:A→B」は、 f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義は満たしている。 ・しかし、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}≠φ f−1(b2) ={a2}≠φ f−1(b3) ={a3}≠φ f−1(b4) =φ となっていて、f−1(b4) =φで、全射の定義を満たしてない。 ・けれども、右図の写像「f:A→B」は、単射の定義は満たしている。 →[全射冒頭] |
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例2 |
・右図の「f:A→B」は、 f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b1} 、f(a4)={b2} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義は満たしている。 ・しかし、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1,a3}≠φ f−1(b2) ={a2,a4}≠φ f−1(b3) =φ f−1(b4) =φ となっていて、f−1(b3) =φ, f−1(b4) =φで、全射の定義を満たしてない。 →[全射冒頭] |
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例3 |
・右図の「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1,a3}≠φ f−1(b2) ={a4}≠φ f−1(b3) ={a1,a3}≠φ f−1(b4) =φ となっていて、 f−1(b4) =φで、全射の定義を満たしてない。 ・ところが、それ以前に、右図の「f:A→B」は、写像ですらない。 ・『fの始集合Aに属す元』a1およびa3に対して、 『終集合Bに属す元』2個を割り当ててている点 ・『fの始集合Aに属す元』a2に対して、 『終集合Bに属す元』を割り当てていない点 が、写像の定義から逸脱している。 →[全射冒頭] |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
→[定義/解説/図例] |
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定義 |
[予備知識不要の定義]・「写像『f:A→B』が単射・入射injectionである」「写像『f:A→B』が1対1写像one-to-one-mappingである」とは、写像『f:A→B』が [条件] どの『終集合Bに属す元』についてであれ、写像fによって同一の『fの終集合Bに属す元』を割り当てられた『fの定義域Aに属す元』の個数は、0個または1個 を満たすことをいう。 ・「『集合Aで定義された写像f』が単射・入射injectionである」「『集合Aで定義された写像f』が1対1写像one-to-one-mappingである」とは、 写像fが [条件] どの『値域f(A)に属す元』についてであれ、写像fによって同一の『fの値域f(A)に属す元』を割り当てられた『fの定義域Aに属す元』の個数は1個 を満たすことをいう。 |
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[逆像の概念を使った表現]・「写像『f:A→B』が単射・入射injectionである」「写像『f:A→B』が1対1写像one-to-one-mappingである」とは、 どの「終集合Bに属す元」の f による逆像も、空集合か一元集合 ( ∀b∈B )( f−1(b)=φ または f−1(b)=一元集合 ) であることをいう。 [値域・逆像の概念を使った表現]・「写像『f:A→B』が単射・入射injectionである」「写像『f:A→B』が1対1写像one-to-one-mappingである」 とは、 どの「値域f(A)に属す元」の f による逆像も、一元集合 ( ∀b∈f(A) ⊂B )( f−1(b)=一元集合 ) であることをいう。 |
[文献-集合]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C写像;・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-9(p.13)〜の中への1対1写像 ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.8(p.12):「入射」を提案; ・松坂『集合・位相入門』1章§4.B (p.33); ・志賀『集合への30講』12講(p.71) ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.4(p.151) ・佐藤『はじめての確率論』p.166; [文献-解析]・松坂『解析入門1』2.1-A(p.56);・笠原皓司『微分積分学』1.4(p.23) ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.86) ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』pp.37-38. ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5) [関連事項]・対応の諸類型:分類基準/対応/一意対応/一対一対応/写像/全射/全単射→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 [具体例]・単射の1変数関数/・一次写像の単射(1)/一次写像の単射(2) ※写像『f:A→B』が全射でなくても、 写像『f:A→B』が単射であるならば、 写像『f:A→B』の終集合をBから『fの値域f(A)』へ狭めた 「Aから『fの値域f(A)』への写像」f ':A→f(A) は全単射となる[→だから逆写像が存在する] [黒田『微分積分学』3.1.3(p.89)] |
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[像の概念を使った定義]・「写像『f:A→B』が単射・入射injectionである」「写像『f:A→B』が1対1写像one-to-one-mappingである」 とは、 どの「定義域Aに属す元」についてであれ、例外なく、 「別の『定義域Aに属す元』の f による像は、別の『終集合に属す元』」 ( ∀a,a'∈A )( a≠a' ⇒ f(a)≠f(a') ) となること あるいは、 その対偶 どの「定義域Aに属す元」についてであれ、例外なく、 「 f による像が一致する『定義域Aに属す元』は、同一」 ( ∀a,a'∈A )( f(a)=f(a') ⇒ a=a' ) となること をいう。 ![]() →[単射冒頭] |
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解説 |
・写像の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」について、「1個」と限定しているものの、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」については、一切問題にしていない。 したがって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が何個であろうが、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」がいつでも「1個」でありさえすれば、 写像と呼ばれる。 |
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・ということは、 一般に、「写像『f:A→B』の終集合B」には、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「1個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という3タイプの元が含まれ得るわけである。 ・ところが、 写像『f:A→B』のなかには、 「終集合B」が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を全く含まず、 「終集合B」のあらゆる元が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる特殊な写像もある。 ・このような特殊な性格を有す写像を、写像全般と区別して、 単射・入射injection,1対1写像one-to-one-mapping 等と呼ぶ。 ・先述の「単射・入射injection」「1対1写像one-to-one-mapping」の諸定義は、 「『終集合B』が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を全く含まず、 『終集合B』のあらゆる元が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる」 という事態を、様々な用語で表そうとしたもの。 ・「f による逆像f−1( )」という用語を使うと、 「写像『f:A→B』の終集合B」の元の3タイプは、 [タイプ0] f−1(b)=φ を満たす「終集合B」の元b [タイプ1] f−1(b)=一元集合 を満たす「終集合B」の元b [タイプ2]「f−1(b)に、複数個の元が属す」を満たす「終集合B」の元b となるから、 「『終集合B』が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を全く含まず、 『終集合B』のあらゆる元が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる」 という事態は、 ( ∀b∈B )( f−1(b)=φ または f−1(b)=一元集合 ) と表現できる。 ・「f の値域」f (A) という用語を使うと、 「f の値域」とは、 「写像『f:A→B』の終集合B」の元の3タイプのうち、 [タイプ1]「1個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 の二タイプを集めた集合を指す f (A)={ b∈B | f−1(b)≠φ } から、 「『終集合B』が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を全く含まず、 『終集合B』のあらゆる元が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる」 という事態は、 一般に「タイプ1」「タイプ2」からなる「f の値域」f (A) が、 ここで取りあげたfに関しては、 「タイプ2」を含まず、全て「タイプ1」からなるという事態 ( ∀b∈f(A) )( f−1(b)=一元集合 ) として表現できる。 ※では、タイプ0はどうなるのか? 「終集合B」のなかで「値域ではない部分」はどうなるのか? 「終集合B」のタイプ0の元は全て「値域ではない部分」であり、 「終集合B」のなかで「値域ではない部分」は全てタイプ0の元であるから、 問題ない。 →[単射冒頭] |
[タイプ0] [タイプ1] ![]() ![]() [タイプ2] ![]() ![]() |
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図例 |
[単射の例1]・右図の「f:A→B」は、f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} 、f(a4)={b4} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義を満たしている。 ・その上で、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}=一元集合 f−1(b2) ={a2}=一元集合 f−1(b3) ={a3}=一元集合 f−1(b4) ={a4}=一元集合 となっていて、単射の定義を満たしている。 ・さらに、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}≠φ f−1(b2) ={a2}≠φ f−1(b3) ={a3}≠φ f−1(b4) ={a4}≠φ となっていて、全射の定義も満たしているから、 全単射だといえる。 →[単射冒頭] |
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図例 |
[単射の例2]・右図の「f:A→B」は、f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義は満たしている。 ・その上で、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1}=一元集合 f−1(b2) ={a2}=一元集合 f−1(b3) ={a3}=一元集合 f−1(b4) =φ となっていて、単射の定義を満たしている。 ・しかし、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b4) =φ があるので、全射の定義は満たしてない。 →[単射冒頭] |
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図例 |
[単射ではない例]・右図の「f:A→B」は、f(a1)={b1}、f(a2)={b3} 、f(a3)={b1} 、f(a4)={b2} となっていて、 どの『fの始集合Aに属す元』に対しても、 『終集合Bに属す元』一個を割り当ててている。 したがって、右図の「f:A→B」は、写像の定義は満たしている。 ・しかし、右図の写像「f:A→B」は、 f−1(b1) ={a1,a3} f−1(b2) ={a2,a4} f−1(b3) =φ f−1(b4) =φ となっている。 ・終集合Bには 「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元b1,b2 があるので、単射の定義を満たしてない。 ・また、終集合Bには、 『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元b3,b4 があるので、全射の定義も満たしてない。 →[単射冒頭] |
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図例 |
[単射ではない例]・右図の「f:A→B」は、f−1(b1) ={a1}=一元集合 f−1(b2) ={a2}=一元集合 f−1(b3) ={a3}=一元集合 f−1(b4) ={a4}=φ となって、 「『終集合B』が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を全く含まず、 『終集合B』のあらゆる元が、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 のいずれかとなる」 ので、この側面だけ見ると、「f:A→B」は単射の定義を満たすかのように思える。 ・ところが、右図の「f:A→B」は、 f(a1)={b1}、f(a2)={b2} 、f(a3)={b3} 、f(a4)=φ となっていて、 始集合Aの元a1,a2,a3に対しては、それぞれ、『終集合Bに属す元』を一個ずつ 割り当てていっているものの、 『終集合Bに属す元』を一個も割り当てない「始集合Aに属す元」a4が存在し、 写像の定義を満たしていない。。 ・そもそも写像でない対応を、単射と呼ぶことはないので、 「f:A→B」は単射ではないということになる。 ・このように、 ・どの『始集合に属す元』に対しても、 0個ないし1個の『終集合Bに属す元』を割り当て かつ ・どの『終集合Bに属す元』に対しても、 0個ないし1個の『始集合Aに属す元』を割り当てる 対応は、一対一対応と呼ばれる。 ・しかし、対応の定義域の定義にしたがえば、 始集合Aは定義域ではなくて、 「始集合Aからa4を除いた集合」A―{a4}={a1,a2,a3}が対応fの定義域。 すると、「f:A→B」は、 始集合Aの各元aにたいして、 『終集合Bに属す元』を一個ずつあてがってないものの、 定義域 A―{a4}={a1,a2,a3}の各元にたいしては、 一個ずつ「終集合の元」をあてがっていることになる。 ・そこで、A'=A―{a4}={a1,a2,a3}として、 f ':A'→B としたら、f 'は、写像となって、単射の定義を満たす。 f 'を、fのA'への制限という[斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.5(p.11)]。 →[単射冒頭] |
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図例 |
[単射ではない例]・右図の「f:A→B」は、f−1(b1) ={a1,a3,a4}=「複数個の元が属す集合」 f−1(b2) =φ f−1(b3) =φ f−1(b4) =φ となっており、 「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元b1 が終集合Bにあるので、単射の定義を満たしてない。 ・それどころか、 f(a1)={b1}、f(a2)=φ 、f(a3)={b1} 、f(a4)={b1} となっていて、 元a2に対して、《終集合Bの元》を割り当てておらず、 写像の定義すら満たしてない。 ・また、右図の「f:A→B」は、 終集合Bにに属す元b1を、 「複数個の『定義域Aに属す元』」に割り当てているので、 一対一対応でもない。 ・しかし、右図の「f:A→B」は、一意対応ではある。 →[単射冒頭] |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
定義 |
・全単射・双射・〜の上への1対1写像とは、 全射かつ単射である写像のこと。 ![]() ※写像『f:A→B』が全射でなくても、写像『f:A→B』が単射であるならば、 写像『f:A→B』の終集合をBから『fの値域f(A)』へ狭めた 「Aから『fの値域f(A)』への写像」f':A→f(A) は全単射となる。 |
[文献]・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-9(p.13)・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5) ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1章§2:1.2.8(p.12)双射を提案; ・松坂『集合・位相入門』1章§4.B (p.33); ・松坂『解析入門1』2.1-A(p.56) ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.4(p.151) ・『岩波数学辞典』項目162C; ・佐藤『はじめての確率論』p.166; ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』pp.37-38; ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) ・藤原『線形代数』4.1(p.93); ・黒田『微分積分学』3.1.2(p.86) ※志賀『集合への30講』12講(p.71), 『解析演習ハンドブック1変数関数編』1.1.18(p.5)は、 全単射のことを「一対一対応」と呼んでいる。 [関連事項]・対応の諸類型:分類基準/対応/一意対応/一対一対応/写像/単射/全射→一覧表:対応の分類基準と6分類の定義 →ベン図:対応の6分類の包含関係 |
解説
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・写像の定義は、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」について、「1個」と限定しているものの、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」については、一切問題にしていない。 したがって、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」が何個であろうが、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」がいつでも「1個」でありさえすれば、 写像と呼ばれる。 |
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・ということは、 一般に、「写像『f:A→B』の終集合B」には、 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 [タイプ1]「1個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という3タイプの元が含まれ得るわけである。 ・ところが、 写像『f:A→B』のなかには、 「終集合B」が、 [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 を全く含まず、 「終集合B」のあらゆる元が、 [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 となる特殊な写像もある。 ・このような写像では、 「同一の《定義域の元》に対して割り当てる《終集合の元》の個数」も、 「同一の《終集合の元》を割り当てられた《定義域の元》の個数」も、 常に「1個」となる。 ・ このような特殊な性格を有す写像を、写像全般と区別して、 全単射と呼ぶ。 ・先述の全単射の定義にある「全射かつ単射」は、 ┌終集合Bが、 │ [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 | [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 |を全く含まず、 |終集合Bのあらゆる元が、 | [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 └となる という事態を指す。 ・なぜなら、 単射とは、 ┌終集合Bのあらゆる元が、 | [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 │または └ [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 となる事態 ( ∀b∈B )( f−1(b)=φ または f−1(b)=一元集合 ) を指し、 全射とは、 ┌終集合Bのあらゆる元が、 | [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │または └ [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 となる事態 ( ∀b∈B )( f−1(b)≠φ ) を指すのだから、 「全射かつ単射」は、 ┌終集合Bのあらゆる元が、 | [タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 │ または │ [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │かつ │終集合Bのあらゆる元が、 │ [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │ または └ [タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 という事態 ((∀b∈B)(f−1(b)=φまたはf−1(b)=一元集合))かつ((∀b∈B)(f−1(b)≠φ)) であり、 これは、「∀とかつの分配則」から、 ┌終集合Bのあらゆる元が、 | ┌[タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 │ │または │ └[タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │ かつ │ ┌[タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │ │または └ └[タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 (∀b∈B)((f−1(b)=φまたはf−1(b)=一元集合)かつ(f−1(b)≠φ)) とも表現でき、 さらに、「またはとかつの分配則」から ┌終集合Bのあらゆる元が、 │ [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 │ または | ┌[タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 │ │かつ └ └[タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 とも表現できるが、 ┌[タイプ0]『定義域Aに属す元』からの割り当てがない元 │かつ └[タイプ2]「複数個の『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 を満たす元は存在しないので、 要するに、これは、 ┌終集合Bのあらゆる元が、 │ [タイプ1]「一個だけの『定義域Aに属す元』」から割り当てられてくる元 └となる (∀b∈B)(f−1(b)=一元集合) を意味することになる。 |
[タイプ0] [タイプ1] ![]() ![]() [タイプ2] ![]() ![]() |
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※ |
活用例:ベクトル空間における同型写像の定義、 |
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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[おおよその意味]・大雑把に言うと、写像fの制限とは、写像fの定義域を絞ったもののこと、 写像fの延長とは、写像fの定義域を広げたもののこと。 |
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[厳密な定義]・「写像『f:A→B』の「Aの部分集合」S上への制限restriction」「写像『f:A→B』の「Aの部分集合」S上への縮小contradition」 「写像『f:A→B』の「Aの部分集合」S上への部分写像partial mapping」 f | S とは、 「Aの部分集合」Sに属す任意の元に対して、その元のfによる像を対応づけた 「『Aの部分集合』SからBへの写像」 のこと。 ・つまり、 写像gが「写像『f:A→B』の「Aの部分集合」S上への制限restriction」である g=f|S とは、 g:S→B であって、 S⊂A かつ (∀a∈S) (g(a)=f(a)) が満たされること。 ・「写像『f:A→B』の「Aの部分集合」S上への制限restriction」f|S は、 写像『f:A→B』と「SからAへの標準的単射」との合成写像 である。[ブルバキ『数学原論・集合論・要約』] |
[文献]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C写像(p.429).・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-13(p.9) ・黒崎『集合論演習』第2章I-(12)(pp.33-34) ・ラング『ラング現代微積分学』0章§2(p.5) ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1章§2:1.2.5(pp.11-12). ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.2(pp.36-37). ・『解析演習ハンドブック1変数関数編』1.1.16(pp.4-5) ・Fischer, Intermediate Real Analysis, U.2 (p.47) ※具体化:1変数関数の制限/延長 |
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・写像fが「写像『g:S→B』のAへの延長・拡張extension」であるとは、 写像fが、 ・「写像gの定義域Sを部分集合として内に含む集合」Aを定義域とする ・「写像gの終集合B」を終集合とする ・Sに属す任意の元に対しては、その元のgによる像を対応付ける を満たすことを言う。 つまり、 写像fが「写像『g:S→B』のAへの延長・拡張extension」であるとは、 f:A→B であって、 A⊃S かつ (∀a∈S) (g(a)=f(a)) が満たされること。 |
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※ |
命題「写像『f:A→B』が、写像『g:S→B』のAへの延長extensionである」 と、 命題「写像『g:S→B』が、写像『f:A→B』のS上への制限restrictionである」 とは、 同値。 |
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
設定 |
・Bを任意の集合、AをBの部分集合とする。つまり、B⊃Aとする。 |
[文献]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C;・松坂『集合・位相入門』第1章§4.B (p.33) ・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-3(p.10)「標準写像」 ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.9.(p.13)「標準入射」を提案 |
定義 |
・Aの各元にその元自身を対応づける AからBへの1対1写像iを、 AからBへの標準的単射という。 ![]() |
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※ |
活用例:相対位相の定義 | |
例: D⊂R で定義され、f(x)=xで表される1変数実数値関数「f:R⊃D→R」 |
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
設定 |
・ 写像「f:A→B」が与えられているとする。 ・また、b0が、「集合Bの元」であるとする。 |
[文献]・松坂『集合・位相入門』1章§3-E写像(pp.27-29);・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-3(p.10) ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.3(p.11) ・Fischer, Intermediate Real Analysis, U.2.Example2.4 (pp.46-47)"constant function with value b" [具体例]・1変数定数値関数 |
定義 |
・「写像『f:A→B』が、値b0の定値写像 constant function with value b0 である」とは、 集合Aの任意の元aに対して、f (a) = b0 論理記号で表すと、 (∀a∈A)( f (a) = b0 ) が満たされることをいう。 |
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※ |
活用例:相対位相の定義 | |
婚姻制度という対応の一例のなかで、 定値写像をとらえると、 成人男性のなかの特定の一人と、すべての女性は結婚しなければならない すべての女性の配偶者は、ただ一人の男性であるという完全なハーレム にあたる。 |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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[文献]・松坂『集合・位相入門』1章§3-E写像(pp.27-29);・松坂『解析入門1』2.1-A(p.56); ・永田『理系のための線形代数の基礎』4.3問2(p.19); ・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-3(p.10) ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.3(p.11) ・Fischer, Intermediate Real Analysis, U.2.Example2.5 (p.47)"identity function on X" [具体例]・f(x)=x |
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定義 |
「集合Aの上の恒等写像identity function on A」 「集合Aにおける恒等写像」 Iとは、 写像I : A→A であって、 集合Aの任意の元aに対して、I (a) = a 論理記号で表すと、 (∀a∈A)( I (a) = a ) が満たされもののことをいう。 |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
定義 |
・「MとNは同等」とは、 集合Mから集合Nへの全単射が存在することをいう。 |
[文献]・佐藤『はじめての確率論 測度から確率へ』p.166・志賀『集合への30講』12講(p.72):この本では同等は対等、全単射は一対一対応。 |
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記法 |
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定理 |
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→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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定義
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・「写像『f:A→B』に逆写像inverse mapping・逆関数inverse functionが存在する」 とは、 写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」も、写像の定義を満たすことを言う。 ・「写像『f:A→B』に逆写像inverse mapping・逆関数inverse functionが存在しない」 とは、 写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」が、写像の定義を満たさないことを言う。 |
[文献―集合論]・『岩波数学辞典(第三版)』項目162C;・ブルバキ『数学原論・集合論・要約』§2-9(p.13) ・松坂『集合・位相入門』第1章§4.B 定理4(p.34)証明付; ・斎藤『数学の基礎:集合・数・位相』1.2.10(p.13):集合一元論的定義がつく ・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定義3.2.6(p.152) ・佐久間『集合・位相―基礎から応用まで―』1.4(p.16-20); ・志賀『集合への30講』12講(p.72) : 一対一対応であることを必要十分条件としているが、 この本では、一対一対応とは全単射のことである(p.71で定義)。 ・一楽『集合と位相―そのまま使える答えの書き方』定義1.2.8(p.32):証明つき ・佐藤『はじめての確率論』p.166; [文献―解析]・啓林館『昭和62年3/31文部省検定済 高等学校 数学I 新訂版』5章6(p.142)・笠原皓司『微分積分学』1.4(p.24) ・黒田『微分積分学』3.1.3(p.89);問題3.1.7(p.92) ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』(p.38.) ・岡田『経済学・経営学のための数学』4.1(p.154) |
定義 |
・写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」も、写像の定義を満たす場合、 写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」を 「写像fの逆写像inverse mapping・逆関数inverse function」 と呼ぶ。 ・写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」が、写像の定義を満たさない場合、 写像「f:A→B」の逆対応「f-1:B→A」は、 「写像fの逆写像inverse mapping・逆関数inverse function」 とは呼ばない。 |
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定理
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・「写像『f:A→B』に逆写像inverse mapping・逆関数inverse functionが存在する」ための必要十分条件は、 すなわち、「写像『f:A→B』の逆対応「f-1:B→A」も、写像の定義を満たす」ための必要十分条件は、 「写像『f:A→B』が全単射であること。 |
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※ |
具体例:1変数関数の逆関数[一次関数の逆関数/二次関数の逆関数/・・・] |
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※ |
例:1変数一次関数の逆対応は、写像・関数になるので、逆関数は存在する。
例:1変数二次関数の逆対応は、写像・関数にならないので、逆関数は存在しない。→分枝をとると、逆関数は存在する
例:三角関数の逆対応は、写像・関数にならないので、逆関数は存在しない。→分枝
→[トピック一覧:写像] →集合論目次・総目次 |
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設定
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・写像「f : 集合A→集合B」が与えられているとする。 ・また、集合P,P',P''⊂集合A、集合Q,Q',Q''⊂集合Bとする。 |
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[A:像に関する定理] | ||
[A-1:像と部分集合]P'⊂P'' ならば、f(P') ⊂ f(P'') |
[文献―集合論]・松坂『集合・位相入門』第1章§4.A定理3(p.31)証明付;・中内『数学の基礎体力をつけるためのろんりの練習帳』定理3.2.11(p.153) ・佐藤『はじめての確率論』補題14.5(p.166)証明付; ・神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.4(pp.51-52). |
|
[A-2:像と和集合]f(P'∪P'')= f(P') ∪ f(P'') ※関連:集合族・集合列への拡張 |
||
[A-3:像と積集合]f(P'∩P'') ⊂ f(P') ∩ f(P'') ※関連:集合族・集合列への拡張 |
||
[A-4:像と差集合]f(A−P) ⊃ f(A) − f(P) |
||
[B:逆像に関する定理] |
||
[B-1:逆像と部分集合]Q'⊂Q'' ならば、 f−1(Q') ⊂ f−1(Q'') |
||
[B-2:逆像と和集合]f−1(Q'∪Q'')= f−1(Q')∪ f−1(Q'') |
※関連:集合族・集合列への拡張 |
|
[B-3:逆像と積集合]f−1(Q'∩Q'') = f−1(Q') ∩ f−1(Q'') ※活用例:誘導位相の存在証明 |
※関連:集合族・集合列への拡張 |
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[B-4:逆像と差集合]f−1(B−Q) = A− f−1(Q') |
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[B-5:逆像と補集合]f−1(QC) = f−1(Q)C |
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[C.像の逆像、逆像の像に関する定理] |
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[C-1:像の逆像]・P ⊂ f−1( f(P) )※「送って戻せば広くなる」 [神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.4(pp.51-52).] ・写像「f : 集合A→集合B」が単射ならば、P = f−1( f(P) ) [松坂『集合・位相入門』第1章§4.A-問題3(p.40);] ※具体例:n乗のn乗根 |
[文献―集合論]・松坂『集合・位相入門』第1章§4.A定理3(4.5)(p.31);問題3(p.40):答なし;・神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.4(pp.51-52). |
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[C-2:逆像の像]・f ( f−1(Q) ) = Q ∩ f(A) [佐藤『はじめての確率論』補題14.5(p.167)]・f ( f−1(Q) ) ⊂ Q ※「戻して送れば狭くなる」 [神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.4(pp.51-52).] ・写像「f : 集合A→集合B」が全射ならば、Q = f ( f−1(Q) ) [松坂『集合・位相入門』第1章§4.A-問題3(p.40);] ※具体例:n乗根のn乗 |
[文献―集合論]・松坂『集合・位相入門』第1章§4.A定理3(4.5')(p.31)証明付;問題3(p.40):答なし;・神谷・浦井『経済学のための数学入門』1.3.4(pp.51-52). ・佐藤『はじめての確率論』補題14.5(p.167) |
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