左孝凌离散数学4

|A|。
特别地A 表示A上函数的全体 上函数的全体。 特别地 A表示 上函数的全体。目前在计算 机科学中，也用A→B替代 A。 机科学中，也用 替代B 替代
现在，我们要把后一个定义作进一步的深化， 现在，我们要把后一个定义作进一步的深化， 用一个特殊关系来具体规定这一映射， 用一个特殊关系来具体规定这一映射，称这个特 殊关系为函数，因为关系是一个集合， 殊关系为函数，因为关系是一个集合，从而又将 函数作为集合来研究。 函数作为集合来研究。离散结构之间的函数关系 在计算机科学研究中也已显示出极其重要的意义。 在计算机科学研究中也已显示出极其重要的意义。 我们在讨论函数的一般特征时， 我们在讨论函数的一般特征时，总把注意力集中 在离散结构之间的函数关系上，但这并不意味着 在离散结构之间的函数关系上， 这些讨论不适用于其它函数关系。 这些讨论不适用于其它函数关系。
其中b i1，b i2，…，b im为取自b1，b2，…， 其中 ， 为取自 ， bn的允许元素重复的排列，这种排列总数为 m个。 的允许元素重复的排列，这种排列总数为n 恰对应全部n 因此，上述形式的表恰有 因此，上述形式的表恰有n m张，恰对应全部 m个 A到B的函数。 到 的函数 的函数。 由于上述缘故， A,B是有穷集合时 是有穷集合时， 由于上述缘故，当A,B是有穷集合时，我们以 B A记所有 到B的全体函数的集合： 记所有A到 的全体函数的集合 的全体函数的集合： B A={f | f: A→B} 则|B A|=|B|
只有（ ）能构成函数。 解: 只有（3）能构成函数。
的前域dom(f )=X就是函数 对于函数 f：X→Y, f 的前域 ： 就是函数 y= f(x)的定义域 有时也记为 D f , f 的值域 的定义域, 的值域ran(f ) ⊆ 的定义域 Y , 有时也记为 f , 即 有时也记为R R f ={ y ∃x( x ∈ X ) ∧ ( y = f ( x))} Y称为 f 的共域 ran(f )= R f 也称为 f 的像集合 称为 的共域, 的像集合, dom(f )=X= D f 也称为 f 的原像集。对于 的原像集。
⊆
【例4】 设A={a,b}, B={1,2,3}。由 】 。 A→B能生成多少个不同的函数？由B→A 能生成多少个不同的函数？ 能生成多少个不同的函数 能生成多少个不同的函数？ 能生成多少个不同的函数？ 解: 设 fi : A→B (i=1,2,…，9), ， gi : B→A (i=1,2,…，8) ，
【例1】 设A={a,b},B={1,2,3}，判断下列集合是 】 ， 否是A到 的函数 的函数。 否是 到B的函数。 F1={〈a,1〉,〈b,2〉}, F2={〈a,1〉,〈b,1〉}， 〈 〉〈 〉 〈 〉〈 〉 ， F3={〈a,1〉,〈a,2〉}, F4={〈a,3〉} 〈 〉〈 〉 〈 〉 解 F1,F2是函数，F3,F4不是函数，但若不强调是 是函数， 不是函数， A到B的函数，则F4是函数，其定义域为 。 到 的函数 的函数， 是函数，其定义域为{a}。
4.1 函数的基本概念(The concept of function) 函数的基本概念 4.1.1函数的基本概念 函数的基本概念 4.1.2 特殊函数类 特殊函数类(Special functions)
4.1.1 函数的基本概念
函数概念是最基本的数学概念之一，也是 函数概念是最基本的数学概念之一， 最重要的数学工具。初中数学中函数定义为 最重要的数学工具。初中数学中函数定义为" 对自变量每一确定值都有一确定的值与之对应 "的因变量；高中数学中函数又被定义为两集 的因变量； 的因变量 合元素之间的映射。 合元素之间的映射。
⊆ 而像f(A) Y。关于像有 念。函数值f(x)∈Y,而像 函数值 ∈ 而像 。
下列性质。 下列性质。 定理4.1.1 设 f : X→Y，对任意AX，BX，有 定理 ，对任意 ， ， ⊆ ⊆ （1）f(A∪B)=f(A)∪f(B) ） ∪ ∪ （2）f(A∩B) f(A)∩f(B) ） ⊆
因此f(A∪ 因此 ∪B)=f(A)∪f(B)。 ∪ 。
）、（3）的证明请读者完成。注意， （2）、（ ）的证明请读者完成。注意， ）、（ ）、（3）中的包含符号不能用等号代替。 （2）、（ ）中的包含符号不能用等号代替。我 ）、（ 们举例说明。 们举例说明。
【例3】 设X={a,b,c,d}，Y={1,2,3,4,5}，f : 】 ， ， X→Y,如图 如图4.1.1所示。那么， 所示。 如图 所示 那么， f ({a})={2}, f ({b})={2}, f ({a})∩f({b})={2} f ({a})-f({b})= ∅ f ({a}∩{b})=f( )= ∅ ∅ f ({a}-{b})=f({a})={2} f ({a})-f({b}) f({a}-{b}) ⊂ f ({a}∩{b}) f({a})∩f({b}) ⊂
⊆ （3）f(A)-f(B) f(A-B) ）
证明 （1）对任一 ∈Y ）对任一y∈ y∈f(A∪B)⇔ x(x∈A∪B∧y=f(x)) ∈ ∪ ∈ ∪ ∧ ∃ ∈ ∧ ∨ ∈ ∧ ⇔ ∃ x((x∈A∧y=f(x))∨(x∈B∧y=f(x))) ∈ ∧ ∨ ∈ ∧ ⇔ ∃ x(x∈A∧y=f(x))∨x(x∈B∧y=f(x)) ∈ ∨ ∈ ⇔ y∈f(A)∨y∈f(B) ∈ ∪ ⇔ y∈f(A)∪f(B)
f1={〈a,1〉,〈b,1〉} 〈 〉〈 〉 f2={〈a,1〉,〈b,2〉} 〈 〉〈 〉 f3={〈a,1〉,〈b,3〉} 〈 〉〈 〉 f4={〈a,2〉,〈b,1〉} 〈 〉〈 〉 f5={〈a,2〉,〈b,2〉} 〈 〉〈 〉 f6={〈a,2〉,〈b,3〉} 〈 〉〈 〉 f7={〈a,3〉,〈b,1〉} 〈 〉〈 〉 f8={〈a,3〉,〈b,2〉} 〈 〉〈 〉 f9={〈a,3〉,〈b,3〉} 〈 〉〈 〉
定义4.1.1 设X，Y为集合，如果 为X到Y的关 为集合， 定义 ， 为集合 如果f为 到 的关
X=X1×X2×…×Xn时，称f为n元函数。函数也 元函数。 × 为 元函数 称映射（mapping）。 称映射（ ）。 换言之，函数是特殊的关系， 换言之，函数是特殊的关系，它满足 （1）函数的定义域是 ，而不能是 的某个真子集 ）函数的定义域是X，而不能是X的某个真子集 (即dom(f )=X)。 即 。 （2）若〈x,y〉∈f，〈x,y′〉∈f，则y＝y′（单值 ） 〉 ， 〉 ， ＝ （ 性）。
图 4.1.2
由于函数的第二个特性，人们常把〈 〉 由于函数的第二个特性，人们常把〈x,y〉∈f 这两种关系表示形式， 或 xfy 这两种关系表示形式，在 f 为函数时改 为自变量， 为函数在x处的 为y =f(x)。这时称 为自变量，y为函数在 处的 。这时称x为自变量 为函数在 值；也称y为x在 f 作用下的像 也称 为 在 作用下的像(image of x under f ) ，x为y的原像。一个自变量只能有唯一的像， 的原像。 为 的原像 一个自变量只能有唯一的像， 但不同的自变量允许有共同的像。注意， 但不同的自变量允许有共同的像。注意，函数 的上述表示形式不适用于一般关系。（因为一 的上述表示形式不适用于一般关系。（因为一 。（ 般关系不具有单值性。） 般关系不具有单值性。）
【例2】 下列关系中哪些能构成函数？ 】 下列关系中哪些能构成函数？ （1）{〈x,y〉|x,y∈ N, x+y〈10} ）〈 〉 ∈ 〈 （2）{〈x,y〉|x,y∈ N, x+y=10} ）〈 〉 ∈ （3）{〈x,y〉|x,y∈ R, |x|=y} ）〈 〉 ∈ （4）{〈x,y〉|x,y∈ R, x=|y|} ）〈 〉 ∈ （5）{〈x,y〉|x,y∈ R, |x|=|y|} ）〈 〉 ∈
定理4.1.2 设|A|=m，|B|=n，那么 | f:A→B}的 定理 ， ，那么{f 的 即共有n 的函数。 基数为 nm，即共有 m个A到B的函数。 到 的函数 证明 设A={a1,a2,…,am},B={b1,b2,…,bn}，那么每 ， 一个f:A→B由一张如下的表来规定: 一个f:A→B由一张如下的表来规定: 由一张如下的表来规定 a f(a) a1 bi1 a2 bi2 … … am bim
函数（ 第四章 函数（Functions） ）
4.1 函数的基本概念(The concept of function) 函数的基本概念 4.2复合函数与逆函数 复合函数与逆函数(Compositions of 复合函数与逆函数 functions and Inverse functions )
函数（ 第四章 函数（Functions） ）
⊆ A X，称f(A)为A的像（image of A），定义为 ， 的像（ ），定义为 为 的像 ），
f(A)=y ∃x( x ∈ A) ∧ ( y = f ( x))} { 显然, 显然 f( )= , f({x})={f(x)}(x∈A)。 ∈ 。 ∅ ∅
在这里请注意区别函数值和像两个不同的概
考虑下面几个由图示表示的集合A到集合 的 考虑下面几个由图示表示的集合 到集合B的 到集合 关系（ 关系（见图 4.1.1）。 ） 在这６个关系中， 个关系ρ 在这６个关系中， 后４个关系 3， ρ4， ρ5， ρ6与ρ1， ρ2不同， 它们都有下面两个特点： 不同， 它们都有下面两个特点： （1） 其定义域为 ； ） 其定义域为A； 中任一元素a对应唯一一个 （ 2） A中任一元素 对应唯一一个 中的 ） 中任一元素 对应唯一一个B中的 元素b。 元素 。
a
1
2 b 3 c 4 d
5
图 4.1.3
由于函数归结为关系， 由于函数归结为关系，因而函数的 表示及运算可归结为集合的表示及运算， 表示及运算可归结为集合的表示及运算， 函数的相等的概念、包含概念， 函数的相等的概念、包含概念，也便归 结为关系相等的概念及包含概念。 结为关系相等的概念及包含概念。