1.2Relációk, leképezések, függvények

Definíció 1.6 [ Descartes szorzat ]

Az AA és BB halmazok Descartes-szorzatán az AA és BB halmaz elemeiből álló összes rendezett elempárok halmazát értjük:

A×B:={  (a;b)  ∣  (a∈A)∧(b∈B)  }. A \times B := \Big\{\; (a; b) \;\Big|\; (a \in A) \land (b \in B) \;\Big\} \text.

Példa

Legyen A={1;2}A = \{1;2\} és B={a;b}B = \{a;b\}, ekkor az A×BA \times B Descartes-szorzat:

A×B={  (1;a);(1;b);(2;a);(2;b)  }. A \times B = \Big\{\; (1; a); (1; b); (2; a); (2; b) \;\Big\} \text.

Definíció 1.7 [ Binér reláció ]

Az A×BA \times B szorzathalmaz T⊂A×BT \subset A \times B részhalmazát az AA és BB közötti binér (kételemű) relációnak hívjuk. Ha (a;b)∈T(a; b) \in T, akkor azt mondjuk, hogy aa és bb relációban vannak, és ezt aTbaTb-vel jelöljük.

Definíció 1.8 [ Reláció értelmezési tartománya, értékkészlete és inverze ]

Legyen T⊂A×B T\subset A\times B egy reláció, ekkor

DT={  a∈A  ∣  ∃b∈B:(a;b)∈T  }RT={  b∈B  ∣  ∃a∈A:(a;b)∈T  }T−1={  (b;a)  ∣  (a;b)∈T  } \begin{aligned} \Domain_T = & \big\{\; a \in A \;\big|\; \exists b \in B: (a; b) \in T \;\big\} \\ \Range_T = & \big\{\; b \in B \;\big|\; \exists a \in A: (a; b) \in T \;\big\} \\ T^{-1} = & \big\{\; (b;a) \;\big|\; (a;b) \in T \;\big\} \end{aligned}

Definíció 1.9 [ Ekvivalenciareláció ]

Legyen A≠∅A \neq \emptyset, a T⊂A×AT \subset A \times A relációt ekvivalencia relációnak mondjuk, ha teljesülnek az alábbiak:

  • reflexivitás -- ∀A∈A\forall A \in A esetén (a;a)∈T(a; a) \in T,
  • szimmetria -- ha (a;b)∈T(a; b) \in T, akkor (b;a)∈T(b; a) \in T,
  • tranzitivitás -- ha (a;b)∈T(a; b) \in T és (b;c)∈T(b; c) \in T, akkor (a;c)∈T(a; c) \in T.

Példa

Az egész számokon legyen a∼ba \sim b pontosan akkor, ha aa és bb azonos paritású. Ekkor két ekvivalenciaosztályt kapunk:

[0]={… ;−4;−2;0;2;4;… },[1]={… ;−3;−1;1;3;5;… }. [0] = \{\dots;-4;-2;0;2;4;\dots\}, \qquad [1] = \{\dots;-3;-1;1;3;5;\dots\}.

A reláció reflexív, szimmetrikus és tranzitív, ezért ekvivalenciareláció.

Definíció 1.10 [ Függvény ]

A T⊂A×BT \subset A \times B binér relációt leképezésnek/függvénynek mondjuk, ha

(a;b)∈T∧(a;c)∈T⇒b=c. (a; b) \in T \land (a; c)\in T \Rightarrow b = c \text.

Jelölés: f:A→Bf: A \rightarrow B, ahol AA az értelmezési tartomány (Df\Domain_f) és BB az értékkészlet (Rf\Range_f).

Definíció 1.11 [ Bijekció ]

Az f:A→Bf : A \rightarrow B kölcsönösen egyértelmű (egy-egyértelmű, bijektív), ha

  • injektív, vagyis f(a1)=f(a2)⇒a1=a2f(a_1) = f(a_2) \Rightarrow a_1 = a_2, valamint
  • szürjektív, vagyis ∀b∈B\forall b \in B esetén ∃a∈A:f(a)=b\exists a \in A: f(a) = b.

Megjegyzés

Ha az f:A→Bf: A \rightarrow B bijektív, akkor az f−1:B→Af^{-1}: B \rightarrow A leképezést ff inverz leképezésének hívjuk.

Példa

Legyen A={1;2;3}A=\{1;2;3\} és B={a;b;c}B=\{a;b;c\}. Az

f(1)=b,f(2)=c,f(3)=a f(1)=b, \qquad f(2)=c, \qquad f(3)=a

hozzárendelés bijekció, mert BB minden elemének pontosan egy ősképe van. Inverze: f−1(a)=3f^{-1}(a)=3, f−1(b)=1f^{-1}(b)=1, f−1(c)=2f^{-1}(c)=2.