函數的小問題(二) 像與陪域 陪域的意義

數學小蝦米 發佈 2022-08-21T02:41:48.628422+00:00

先看下面的概念:是對應法則是定義域,是陪域(有的書叫值域)。是的像(有的書叫值域)。我們不用「值域」這個詞,但是別人說值域時,你要清楚人家說的是哪個概念。img(f)≠陪域Y一般來說。然而我們知道如果這兩個集合不相等,那麼S=,減號表示差集。

先看下面的概念:

是對應法則

是定義域,是陪域(有的書叫值域)。

是的(有的書叫值域)。

我們不用「值域」這個詞,但是別人說值域時,你要清楚人家說的是哪個概念

一般來說。然而我們知道如果這兩個集合不相等,那麼S=,減號表示差集。S的元素都不是函數的像,即,不是哪個自變量對應的因變量。那麼為什麼要讓它存在,或者我們有下面的問題:

既然是所有因變量的集合,我們為什麼要定義陪域,直接定義函數是不好嗎?

你是怎麼看的呢?之前有想過類似的問題嗎?

很多函數其實我們是不能確定像的,高中數學、高等數學那耳熟能詳的的初等函數及其複合,都是定義域與像非常明確的「精確函數」,甚至還有類似的題目要求你計算函數的像(值域)。但是隨著數學內容的深入,很多函數都是抽象的,比如線性映射,群同態,環同態,流形間的侵入映射等等。如果沒有其它條件或者性質給出,確定映射的像是難以辦到的,有的甚至是不可能的!

如果是一種被稱為「同構」的映射,你就能知道它們的像是什麼了,因為所有的同構都要求至少是雙射:集合間的雙射、有序集間的序同構、向量空間的同構、微分流形的微胚(微分同胚)、複流形的全純映射,這些都是具有不同內容的數學對象的「同構」。它們的像就是它們的陪域。一般情況下,給出陪域B,要比給出更加方便我們的研究和討論


那麼,函數的陪域和像哪個更重要
答案是:都重要


看幾個例子。

1)恆等映射和包含映射,令它們的對應法則相同,即,所以它們的是相同的。正是因為像是相同的,這才說明從對應的法則的角度(作為序對的集合)來說,它們是同一函數。但是它們的陪域不同。正是因為陪域不同,我們才能明確這兩個函數研究的對象是不同。恆等映射是集合A到自身最簡單的變換:

且。

而包含映射則是,我們要把A在其元素不動(恆等)的情況下映到B的內部:

且。

從擔當的角色來看,它與是不同的,這也是為什麼我們把它們看成不同的函數

2)映射,N是自然數集合。當時,B的元素個數小於等於N,即B是至多可數的集合;當且是任意映射時,B的元素個數一定大於N。這個映射本質就是在比較陪域和的大小,從而確定集合元素個數的多少。

3)麥可·阿廷在他的《代數》裡說:對於從群G到G'的同態,是的值域的子群。代數對於的研究要比分析更加廣泛和深刻。在這個例子裡,正是因為有了陪域的概念,我們才能在某些結構和性質下觀察的性質。【附帶說一句,阿廷老爺子稱呼為的值域,他和曼克勒斯老先生——教程《拓撲學》的作者——一樣,都稱呼陪域為值域,而他倆的書又都是經典,這必定會影響一大批人,所以一旦遇到「值域」需要特別留心它的指向】

綜上,可以看到,如果函數只是,那麼所有的函數的陪域就是,這其實是一種人為的限制,它使我們對於不同的數學對象之間的聯繫的研究變得十分困難。陪域的存在不但能放寬這種限制,而且在函數性質較少、的信息不足時,能清晰地告訴我們函數的所在的大致範圍,避免糾結對於的描述之苦

關鍵字: