满射
满射
满射或盖射(),或称满射函数或映成函数,一个函数formula_1为满射,则对于任意的陪域 formula_2 中的元素 formula_3,在函数的定义域 formula_4 中存在一点 formula_5 使得 formula_6。换句话说,formula_7是满射时,它的值域formula_8与陪域formula_2相等,或者,等价地,如果每一个陪域中的元素 formula_10 其原像 formula_11 不等于空集合。
例子和反例.
函数formula_12,定义为formula_13,不是一个满射,因为,(举例)不存在一个实数满足formula_14。
但是,如果把formula_15的陪域限制到只有非负实数,则函数formula_15为满射。这是因为,给定一个任意的非负实数formula_3,我们能对formula_18求解,得到formula_19。
性质.
根据定义,函数为双射当且仅当它既是满射也是单射。
若将定义在formula_4上的函数formula_7,视为其图像,即formula_22(集合论经常如此行),则满射与否,不仅是formula_7的性质,而是映射(需要声明陪域)的性质。单射与否可以单凭图像判断,但满射则不同,不能单凭图像判断,因为要知道陪域。
右可逆函数.
函数formula_24称为函数formula_25的右逆,意思是formula_26对formula_2的所有元素formula_3成立。简而言之,formula_15的效果,可以formula_7复原。用文字表示,formula_15是formula_7的右逆,意思是先做formula_15后做formula_7的复合formula_35,等于formula_2上的恒等函数,即不造成任何变化。此处不要求formula_15是formula_7的真正反函数,因为另一次序的复合formula_39,不必是formula_4的恒等函数。换言之,formula_7可以「复原」或「抵消」formula_15,但不必被formula_15复原或抵消。
若函数有右逆,则必为满射。但反之,「每个满射皆有右逆」此一命题,等价于选择公理,故在某些集合论中(例如假设决定公理为真的集合论系统),不必为真。
若formula_25为满射,formula_45为formula_2的子集,则formula_47,即从预象formula_48,可以找回formula_45。
右可消去.
函数formula_25是满射,当且仅当其为:给定任何两个有公共定义域和陪域的函数formula_51,若formula_52,则有formula_53。此性质的敍述用到函数和复合,可以对应推广成范畴的态射和复合。右可消的态射称为或满同态。满射与满态射的关系在于,满射就是集合范畴中的满态射。
范畴论中,有右逆的态射必为满态射,但反之则不然。态射formula_7的右逆formula_15也称为formula_7的。而有右逆的态射称为,是一类特殊的满态射。
作为二元关系.
以formula_4为定义域,formula_2为值域的函数,可以视为两集合之间的的二元关系,因为可将函数与图像等同。此观点下,由formula_4到formula_2的满射,是右唯一而既左全又右全的关系。
定义域不小于陪域.
满射的定义域,必有大于或等于其陪域的基数:若formula_61为满射,则formula_4的元素个数必定至少等于formula_2的元素个数(在基数意义下)。但此结论的证明,需要假定选择公理,以证明formula_7有右逆,即存在函数formula_24使得formula_66对formula_2的任意元素formula_3成立。满足此性质的formula_15必为单射,故由基数大小比较的定义,有formula_70。
特别地,若formula_4和formula_2皆是有限,且两者的元素个数相同,则formula_25是满射当且仅当formula_7为单射。
给定两个集合formula_4和formula_2,以formula_77表示「或者formula_4为空,或者存在由formula_2至formula_4的满射」。利用选择公理,可以证明,formula_81和formula_82两者一起,足以推出formula_83。此为康托尔-伯恩斯坦-施罗德定理的变式。
复合与分解.
两个满射的复合仍是满射:若formula_7和formula_15皆为满射,且formula_15的陪域是formula_7的定义域,则formula_35也是满射。反之,若formula_35为满,则formula_7是满射,但formula_15不必为满射。与右可消去一节一样,从集合范畴的满射,可以推广到一般范畴的满态射。
任何函数都可以分解成一个满射与一个单射的复合:对任意formula_92,都存在满射formula_25和单射formula_94使得formula_95,取法如下:定义formula_2为所有原像formula_97的集合,其中formula_98历遍formula_99的值域。该些原像两两互斥,且划分formula_4。于是,formula_7将每个formula_5映到包含formula_5的原像(此为formula_2的元素),然后formula_15再将formula_2的每个元素(形如formula_97)映到相应的formula_98。则formula_7为满射(因为formula_2中的元素,是原像formula_97,且非空,故有某个formula_112,所以由formula_7的定义有formula_114),而根据formula_15的定义,其为单射。
导出满射和导出双射.
任何函数,若将其陪域限制成值域,则可以视为满射,称为其导出满射。任何满射,若将定义域换成商集,即将函数值相同的参数,折叠成同一个「等价类」,则得到一个双射,其由等价类组成的集合,射去原函数的陪域。以符号表示,每个满射formula_116可以分解成先做一个商映射,再做一个双射。考虑以下等价关系:formula_117当且仅当formula_118。以formula_119表示此等价关系下,formula_120的等价类的集合。换言之,formula_121是formula_7所有原像的集合。以formula_123表示将formula_5映到等价类formula_125的商映射,又设formula_126,定义为formula_127,则formula_128。由定义知,formula_129是满射,而formula_130是双射。
参考文献.
图片快照过大,请您耐心等候,如果加载失败请稍后再试!