1.2.1 映射
定义1.2.1 设A,B是两个任意的非空集合,如果按照某种确定的法则f,使得对于集合A中的任何一个元素x,在集合B中都有唯一的元素y与它相对应,则称f为从集合A到集合B的一个映射,如图1.5所示,记作:
f:A→B,或f:x→y=f(x),x∈A
式中,元素y称为元素x在映射f下的像,而元素x称为元素y在映射f下的一个原像.集合A称为映射f的定义域,记作D(f),即D(f)=A;A中所有元素的像组成的集合称为映射f的值域,记作R(f)或f(A),即
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图1.5 映射
从映射的定义可知,构成映射必须具备三个要素:集合A,即定义域D(f)=A;集合B,即值域的范围R(f)⊂B;对应法则f,即确定集合A中所有元素和B中部分或所有元素之间的关系.
集合A中的任意一个元素x一定有对应于集合B中的像y,且y是唯一的;而集合B中的任意一个元素y不一定有对应于集合A中的原像x,有也不一定是唯一的,即R(f)是B的子集[R(f)⊂B],不一定有R(f)=B.所以,一对一和多对一是映射,一对多不是映射.(https://www.daowen.com)
另外,要注意映射中的集合可以是点集或者数集,也可以是其他集合,这也是映射和下面将要讲到的函数的一个区别.
设f是从集合A到集合B的映射,若R(f)=B,即集合B中的任一元素y都是集合A中某个或某几个元素与之对应的像,则称f为集合A到B的满射如图1.6(a)所示;若对A中任意两个不同的元素x1,x2,即x1≠x2,与它们对应的像f(x1)≠f(x2),则称f为集合A到B的单射如图1.6(b)所示;若f既是单射;又是满射,则称f为A到B的一一映射或双射如图1.6(c)所示.

图1.6 函数的映射
例1.2.1 设A={-1,1,-2,2,-3,3,-4,4},B={1,4,9,16,25},f表示求平方,f为从A到B的映射,由于A中的两个元素对应B中的一个元素,比如-3和3对应的像都为9,且B中的元素25没有与之对应的原像,所以f既不是单射也不是满射.
例1.2.2 设A={(x,y)|x2+y2=1},B={(0,y)|-1≤y≤1},f表示单位圆周上的任意一点向y轴投影,f的定义域D(f)=A,值域R(f)=B,由于圆周上任意一点向y轴的投影都落在了区间[-1,1]上,所以f是满射.
例1.2.3 设A是由某校某班全体学生构成的集合,B是由该校所有学生学号构成的集合,f是学号编排的方法.由于一个学生只能对应一个学号,且一个班级的学生不能把全校学生的学号都对应完,所以f是单射但不是满射.
例1.2.4 设A=R,B={y|y>0},f表示求e指数值,即y=f(x)=ex,由于B中的任一元素在A中只有一个原像,且A中的所有元素对应B中的所有元素,所以f是一一映射.