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转载,拓扑学学习笔记1,集与序集

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首先 @厉风
转过来希望大家能学习一下,原谅我未经同意就转过来了
基本概念:
【集】也叫 集合。
描述定义:具有某一类可以被准确确定的 特点 的 对象 的全体,形成一个整体,被称之为 集。
1-例如:所有 黑龙江省籍男子 形成一个 集。
表示为集A={黑龙江省籍男子}
集 中的 对象(这些人)叫做这个 集 的 元素。
元素 总是确定属于这个 集 的,例如 厉风∈A表示 厉风 这个人属于 集A={黑龙江省籍男子}
2-例如:1,2,3这三个数组成一个数集A={1,2,3}
或可以表示为A={x | x是小于4的正整数}
这种表示方法中,竖线 | 左侧为 集 的元素的一般代表符号,竖线 | 右侧为 集的元素的特征的描述。
则同样可以写出1∈A,2∈A,3∈A表示1,2,3都属于这个数集A。
3-按照一般来说,一个 集 中的元素是没有顺序的。
A={1,2,3}={2,1,3}={3,2,1}等等
4- 集 中的元素都是可以准确确定的。否则就形成不了 集。
例如:上面两个例子中的 集 中的元素都能准确确定是什么,不符合条件的对象(事物)都可以被准确判断为不属于这个 集。
但是,“高个子的女生”这个“特点”却形成不了 集,因为没有确定标准来说什么样的身高算是高个子。你没法准确判断一个女生是否属于这个“集”。
5-没有元素,也可以形成 集。没有元素的 集 叫做“空集”,符号ø
没有元素不代表元素是0,0是个数,也是个对象(事物),而空集要求不含任何对象(事物)


IP属地:湖北1楼2014-10-28 20:31回复
    【子集】
    一个集B的所有元素都属于另一个集A,则B可以叫做A的子集。
    例如:B={1,2,3,4},A={1,2,3,4,5}则B可以叫做A的子集,因为B的4个元素都属于A。
    但A不能叫B的子集,因为A中有一个元素5不属于B。我们说“B包含于A内”或者“A包含B”
    像上面这样的A,B两个集合,因为A中存在B中不存在的元素5,所以B叫做A的真子集。
    我们可以说“B真包含于A内”或者“A真包含B”
    一般的书上,
    把 B包含于A内 写作B⊆A
    这里之所以看起来像是有个等号=,就是因为一个集可以是自己的子集,因为它自己的元素都同时属于它自己,只不过按照子集定义,定义里面的A和B一样。
    把 A包含B 写作A⊇B
    把 B真包含于A内 写作B⊂A
    把 A真包含B 写作A⊃B
    但有些书上是不区分“真包含”和“包含”符号的,一律写成后两种,这属于习惯问题。
    一旦提到“包含”,就说明 集 之间有某种 子集 关系,但你应该注意谁是子集,写在前面的集不见得都是子集,因为子集关系有“包含于”和“包含”两种。
    最后应该注意∈(属于)和⊂(包含于)的意义是不同的,∈表示的是元素和集之间的关系,⊂表示的是 集 和 集 之间的关系。
    元素和集是不同的,元素1不等于就是集{1},虽然这个集{1}只有一个元素1。
    因此,你看到⊇和⊂这类符号,就表明是子集关系,而∈代表的是元素属于集。
    当然,如果一个元素a∈集A,那么也可以写成A∋a,∋表示“包括(含有)”。


    IP属地:湖北2楼2014-10-28 20:32
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      〖符号整理〗(如果前面都看懂了,本楼可以跳过)
      集 一般用大写英文字母标记,集内的元素用小写英文字母标记
      空集(不含任何元素)符号ø
      元素和集之间的关系:
      元素属于集:a∈A
      集包括(含有)元素:A∋a
      集之间的子集关系:
      子集 包含于 母集:B⊆A
      母集 包含 子集:A⊇B
      可以确定子集元素比母集少的时候:
      子集 真包含于 母集:B⊂A
      母集 真包含 子集:A⊃B


      IP属地:湖北3楼2014-10-28 20:32
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        【相等集】
        两个 集 所含元素完全相同,只是 集 的代号不同,那就算是相等的集,任何一个 集 和它自己总是相等的。
        这个可以用子集定义表述为:对于任意两个集合A和B,如果A⊆B和B⊇A这两个关系式同时成立,也就是说,A中所有元素同时是B中所有元素,那么A=B。
        关于子集,我们补充一个重要的结论:
        空集 是任何集合的子集(但不一定是真子集,因为空集不是他自己的真子集)


        IP属地:湖北4楼2014-10-28 20:32
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          【交集】
          已知集A={1,2,3}和B={2,3,4}则由两个 集 都含有的所有元素2,3组成的 集C={2,3}叫做A和B的交集。
          记作C=A∩B
          ∩就表示 交集运算,这个运算的规则是,把两个参与该运算的 集 的共有元素取出来形成一个新 集
          如果两个 集 没有共有元素,那么A∩B=ø空集,因为取不到共有元素,则形成一个没有任何元素存在的新 集,即空集。
          利用前面我们写过的元素和 集 的关系符号∈(表示元素 属于 集),可以把交集运算定义为:
          A∩B=C={x | x∈A且x∈B}即:即属于A又属于B的所有元素x组成交集C


          IP属地:湖北5楼2014-10-28 20:33
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            【并集】
            已知集A={1,2,3}和B={2,3,4}
            则由两个 集 各自所含有的全部元素1,2,3,4组成的 集C={1,2,3,4}叫做A和B的交集。
            记作C=A∪B
            ∪就表示 并集运算,这个运算的规则是,把两个参与该运算的 集 的所有元素取出来形成一个新 集
            和交集的区别是,取出的元素不需要是共有的,只要某个元素属于其中一个 集,就算数。
            利用前面我们写过的元素和 集 的关系符号∈(表示元素 属于 集),可以把并集运算定义为:
            A∪B=C={x | x∈A或x∈B}
            即:所有属于A的元素x,和所有属于B的元素x,都被取出来,组成并集C,当然,重复的元素只算作一个。
            有些书上也习惯把{x | x的特点}写成{x : x的特点},这里 | 和 : 的作用相同,都是分隔号,用来分隔 元素代号 和 元素特点


            IP属地:湖北6楼2014-10-28 20:33
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              【差集】
              把 集A中 那些同时属于 集B的元素都去掉,剩下的 集A记作C就是A对B的差集
              记作C=A-B
              例如:A={1,2,3,4},B={3,4,5,6}则C=A-B={1,2}
              这里3,4同时属于B,所以被差集运算去掉了,剩下的{1,2}记作C
              用前面我们写过的元素和 集 的关系符号∈(表示元素 属于 集),可以把交集运算定义为:
              A-B={x | x∈A且x!∈B}
              !∈表示“不属于”。


              IP属地:湖北7楼2014-10-28 20:33
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                集 运算性质:
                交换律
                A∩B = B∩A
                A∪B = B∪A
                结合律
                (A∩B)∩C = A∩(B∩C)
                (A∪B)∪C = A∪(B∪C)
                分配律
                (A∩B)∪C = C∪(A∩B) = (A∪C)∩(B∪C)
                (A∪B)∩C = C∩(A∪B) = (A∩C)∪(B∩C)
                (A-B)∩C = C∩(A-B) = (A∩C)-(B∩C)
                幂等律
                A∪A = A
                A∩A = A
                幺元(即类似数运算的1)
                A∪ø = ø∪A = A(ø是∪运算的幺元)
                A-ø = A(ø是-运算的右幺元)
                零元(即类似数运算0)
                A∩ø = ø∩A = ø(ø是∩运算的零元)
                ø-A = ø(ø是-运算的左零元)
                德·摩根律
                C-(A∪B) = (C-A)∩(C-B)
                C-(A∩B) = (C-A)∪(C-B)
                吸收律
                A∪(A∩B) = A
                A∩(A∪B) = A


                IP属地:湖北8楼2014-10-28 20:33
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                  【笛卡尔积】
                  我们建立一种数学上的对象,即由2个变量x,y按照先x后y的顺序组成一个对(x,y),就叫做有序数对,这种数对就是我们所说的新对象(新事物)。
                  那么,按照x和y的不同取值,例如x分别取1,2,y分别取3,4,就可以形成4个数对(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),我们把每个数对看作一个对象,则它们可以形成一个 集,写作:
                  {(x,y) | x∈{1,2}且y∈{3,4}} = {(1,3),(1,4),(2,3),(2,4)}
                  这里x∈{1,2}且y∈{3,4}表示:x属于 集{1,2},且 y属于 集{3,4},就是用 集 的形式给出了x,y的取值范围。
                  我们说,如果给定两个 集A和B,那么 集C如果满足下列条件,C就叫做A和B的笛卡儿积:
                  C={(x,y) | x∈A且y∈B}=A×B
                  例如我们上面例子里面A={1,2},B={3,4},那么
                  A×B = C
                  ={(x,y) | x∈A且y∈B}
                  ={(x,y) | x∈{1,2}且y∈{3,4}}
                  ={(1,3),(1,4),(2,3),(2,4)}
                  从这个例子看出,两个 数集 作 笛卡儿积,结果是一个 由 有序数对 作为元素的新 集。


                  IP属地:湖北9楼2014-10-28 20:34
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                    【函数(用笛卡尔积定义)】
                    如果有两个已知 数集A和B,根据前面知识,他们的笛卡尔积就是
                    A×B = C ={(x,y) | x∈A且y∈B}(这是笛卡尔积的定义,不多说)
                    前面我们说过,这里 C集 的元素都是有序数对 (x,y)这样的形式,
                    例如A={-1,0,1},B={0,1},就得到
                    A×B = C
                    ={(x,y) | x∈A且y∈B}
                    ={(x,y) | x∈{-1,0,1}且y∈{0,1}}
                    ={(-1,0),(-1,1),(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)}
                    那么,如果我们找到一个 C的子集F={(-1,1),(0,0),(1,1)}(显然这里F的(-1,1),(0,0),(1,1)三个元素都属于C,所以F 是C的子集)能够满足“从A中任取一个x值,在F中对应于这个x值的数对(x,y)中,有且只有一种情况的y值存在”。
                    例如:F={(-1,1),(0,0),(1,1)}中,
                    x=-1时,数对(x,y)=(-1,y)中的y取值只能是1这一种情况;
                    x=0时,数对(x,y)=(0,y)中的y取值只能是0这一种情况;
                    x=1时,数对(x,y)=(1,y)中的y取值只能是1这一种情况;
                    因为F这个集的元素是数对,而且F本身约定了自身只含有特定的这些数对,则每个数对都可以看作是x和y的一种联系形式,如果这些形式最终都能满足“一个或者多个x值只对应一个y值,每个x值不能对应多于或少于1个的y值”,那就和我们前面说的“对应”关系的要求完全一样了,那么就可以把这些数对看作是对应关系。
                    如果我们能找到一个法则,那么就能看得更清晰:
                    例如我们可以把上面的F看作是和y=F(x)=x²这个函数等效的一种 对应关系:
                    x=-1时,数对(x,y)=(-1,y)中的y取值只能是1这一种情况;
                    x=0时,数对(x,y)=(0,y)中的y取值只能是0这一种情况;
                    x=1时,数对(x,y)=(1,y)中的y取值只能是1这一种情况;
                    你看,是不是完全一样?!
                    因此,函数关系 可以看作是两个数集A,B的笛卡尔积的子集,只要这个子集内的所有元素(数对)反映的特征都能够等价于 某一对应关系。


                    IP属地:湖北11楼2014-10-28 20:35
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                      【逆映射】
                      你可以将 映射 理解为数学上 对应 这个词的学名。逆映射可以看作是反向对应(法则),例如我们有一个函数y=f(x)是从集X(其中元素代号是x)出发到集Y(其中元素代号是y)的正向对应法则f,那么另一个x=g(y)是从集Y出发到集X的对应法则g,就是个反向对应,这就可以称为逆映射。
                      但映射(对应)和函数还是有区别的。
                      用 对应 所定义的函数概念(15楼)中,我们知道函数就是一种从集X中的元素到集Y中的元素的对应关系,它基本上是这样的:
                      任何一个集X中的元素x通过这种对应关系,都能在集Y中找到唯一一个元素y与x对应,例如我可以找到
                      x1对应于y1
                      x2对应于y2
                      x3也对应于y2
                      x4对应于y3
                      。。。。等等
                      这里要求 函数 必须满足四点(第四点有些情况下不强制要求),而不满足这四点的其他类型的对应关系都不能叫做函数:
                      1--【满映射】
                      集X中的所有元素x,都一定能在集Y中对应找到一个元素y,不存在“某个x对应到0个y”的情况,因为我们定义中要求“任何一个集X中的元素x通过这种对应法则f,都能在集Y中找到唯一一个元素y与x对应”,请注意“任何”两个字。我们说这样的对应法则f(或映射)是 满 的。
                      2--【单映射(多对一或者一对一映射)】
                      集X中的元素x在集Y中最多只能对应一个元素y,不允许出现x1可以对应y1和y2这类情况,但允许x2和x3都对应同一个y2。
                      3--【非全单逆映射】
                      既然集X中元素x能对应到集Y中的y,那么反过来,集Y中元素y反过来也可以按照另一对应发则g对应到集X中的元素x,只不过这样出现的对应法则g就是与对应法则f反向的了,一般把这种反向的对应g叫做 逆映射。
                      那么,我们说,正向对应(正映射)f一定必须是“一个或者多个发出对应的元素x 对应 唯一的接受对应的元素y”,也就是所谓允许“一对一或者多对一”。
                      但是 逆映射g 不要求“一个发出反向对应的元素y 反向对应于 唯一的接受反向对应的元素x”,而是允许“一个发出反向对应的元素y 反向对应于 一个或多个的接受反向对应的元素x”。
                      所以我们说 逆映射 并不需要全是 单映射(一对一映射),而可以是一对一或者一对多映射。
                      4--【满逆映射】
                      也就是说,集Y中所有元素y通过 逆映射(反向对应)g 都可以对应得到集X中某一个或者多个的元素x。不存在“某一个y通过这个 反向对应 找不到对应的x”的情况。
                      我们说这样的反向对应(或 逆映射)g是 满 的。


                      IP属地:湖北12楼2014-10-28 20:35
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                        例如,如果两个集X,Y之间,X的某一个元素x通过对应法则f在Y中找不到对应元素,也就是X到Y建立不了 满 的对应关系,那么 对应法则f 就不是一个 函数。
                        例如,如果一个对应(映射)是 一对多 或者 多对多 的,那就不能把这个对应叫做 函数。函数要求必须是 一对一 或者 多对一。一个或多个发出对应的元素x,对应的目标必须只有一个y,这才能叫函数。
                        例如,如果两个集X,Y之间,X的没有任何元素能通过对应法则f对应得到Y中某个元素y,也就是这个特殊的y通过与f反向的对应法则g,在集X中找不到任何对应元素,那么就是说反向对应法则g(逆映射)不是 满 的,那么正向对应法则f也不能算是 函数。


                        IP属地:湖北13楼2014-10-28 20:35
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                          【反函数】
                          我们已经知道,某个 函数y=f(x)(函数可以看作一种对应法则)的 反向对应x=g(y)(逆映射)可能并不是一对一或者多对一的,反而很可能是一对多的,那么就是说,一个函数y=f(x)的 逆映射(反向对应)x=g(y)很可能不算是另一个 函数(函数必需是一种一对一或者多对一的对应关系或法则)。
                          但是,如果我们已知某个函数y=f(x) 是个一对一类型的对应(也就是 单映射),那么这个函数y=f(x) 的逆映射x=g(y) 就肯定也是个 一对一类型的对应(单映射)。
                          如果是这样的话,这个函数y=f(x)的 逆映射x=g(y) 也同样算是另一个函数,则我们把x=g(y)叫做y=f(x)的反函数。
                          函数y=f(x)的反函数x=g(y)通常写作x=f‾¹(y)。


                          IP属地:湖北14楼2014-10-28 20:36
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                            如果一个函数y=f(x)具有它的反函数x=f‾¹(y),那么y=f(x)和x=f‾¹(y)一定都是 满映射(所有x到y的统一规则f下的对应都能建立,而且所有y到x的统一规则f‾¹下的反向对应也都能建立),而且一定都是 单映射(一对一类型的对应)。
                            既是 满映射 同时又是 单映射 的函数,我们称之为 双映射。双映射类型的对应关系一定是具有反函数的函数关系。


                            IP属地:湖北15楼2014-10-28 20:36
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                              我们已经知道,互为反函数的的两个函数y=f(x)和x=f‾¹(y),一定满足:
                              集X中每一个x都通过y=f(x)对应于集Y中的唯一的一个y,而集y中每一个x都通过x=f‾¹(y)对应于集X中的唯一的一个x,所以这两个函数同时都是满映射,也同时都是单映射。
                              那么,这里的X,Y集就很特殊了。一般来说,能够让两个函数y=f(x)和x=f‾¹(y)互为反函数的x,y取值的集X和Y,有以下的专门名称:
                              X叫做函数y=f(x)的定义域(x为自变量),X叫做x=f‾¹(y)的值域(x为因变量)。
                              Y叫做函数y=f(x)的值域(y为因变量),Y叫做x=f‾¹(y)的定义域(y为自变量)。
                              我们知道,从 集X 和 集Y 中各取出一个元素x和y组成有序数对(x,y)(顺序是x在y左侧),所有这些数对形成的 集 就是 集X 和 集Y 的笛卡尔积C=X×Y。
                              而且我们通过这个概念重新表述了函数:
                              设一个 集F 是 笛卡尔积X×Y=C 的子集(显然集F中所有元素同时都是C的元素,C中有可能有些元素不是F的元素,所以F才算是C的子集,而且既然笛卡尔积重的元素都是 数对,所以F中的元素也都是数对),这个F中的各个数对刚好满足“一个或者多个x值只对应一个y值,每个x值不能对应多于或少于1个的y值”,于是我们说这个 集F就是函数y=f(x)的同义形式:
                              F={(x,y)| 对x∈X,∃唯一y=f(x)∈Y}⊆C=X×Y
                              用文字表述就是:F是X和Y的笛卡尔积C的一个子集(⊆包含于),并满足“对于F中的数对元素(x,y)来说,其x都属于(∈)X,并对每个x,都存在(∃)唯一的y=f(x),且这个y属于集Y”。


                              IP属地:湖北16楼2014-10-28 20:36
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