约3690字 数学奥赛辅导 第六讲 集合与映射
知识、方法、技能
这一讲主要介绍有限集的阶,有限集上的映射及其性质,这些在与计数有关的数学竞赛问题中应用极广,是参赛者必不可少的知识
Ⅰ.有限集元素的数目
1.有限集的阶
有限集A的元素数目叫做这个集合的阶,记作|A|[或n(A)].
2.集族的阶
若M为由一些给定的集合构成的集合,则称集合M为集族.
设A为有限集,由A的若干个子集构成的集合称为集合A的一个子集族,求满足一定条件的集族的阶是一类常见的问题.
显然,若|A|=n,则由A的所有子集构成的子集族的阶为2n.
Ⅱ.映射,映射法
定义1 设X和Y是两个集合(二者可以相同).如果对于每个 ,都有惟一确定的 与之对应,则称这个对应关系为X到Y的映射.记为 这时, 称为 的象,而x称为y的原象,特别当X和Y都是数集时,映射f称为函数.
定义2 设f为从X到Y的一个映射.
(1)如果对于任何x1、
(2)如果对于任何 ,都有 ,使得f(x)=y,则称f为满射;
(3)如果映射f既为单射又为满射,则称f为双射;
(4)如果f为满射且对任何 ,恰有X中的m个元素x1、x2、…xm,使得
定理1 设X和Y都是有限集,f为从X到Y的一个映射,
(1)如果f为单射,则|X|≤|Y|
(2)如果f为满射,则|X|≥|Y|
(3)如果f为双射,则|X|=|Y|
(4)如果f为倍数为m的倍数映射,则|X|=m|Y|.
这个定理的结果是显然的.
定理2 设有限集 是A到A上的映射,
则f是一一映射(即双射)的充要条件是:对任意
证明:必要性.若f是双射,则 (此时mi=1),或者 在后一种情形下,不可能有 否则,ai1在A中有两个原象ai和ai1,与f是双射不合,而只可能有
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