שינויים
/* פונקציות */
==פונקציות==
'''הגדרה:''' (אפשר לדלג ולהתמקד בתחום וטווח של פונקציות ולא של יחסיים כללים) יהיו A,B קבוצות וR יחס בינהן. אזי:*התחום של R הינו <math>Domdom(R)=\{a\in A|\exists b\in B:(a,b)\in R\}=\{(*,\;),(*,\;)\dots \}</math>*התמונה של R הינה <math>Imim(R)=\{b\in B|\exists a\in A:(a,b)\in R\}=\{(\;,*),(\; ,*)\dots \}</math>
'''הערה''': ישירות מהגדרה מתקיים כי <math>Domdom(R)\subseteq A, Im(R)\subseteq B</math>
'''דוגמא:'''
*אם R יחס מלא על A אזי האיחוד של התמונה והתחום שווה A (כי כל שני איברים ניתן להשוות)
*<math>R=\{(1,a),(2,b),(3,a),(a,1)\}</math> אזי התחום הוא <math>Domdom(R)=\{a,1,2,3\}</math> והתמונה הינה <math>Imim(R)=\{1,a,b\}</math>
'''הגדרה:'''
*יחס R מ-A ל-B נקרא '''על''' אם <math>\forall b\in B \exists a\in A:(a,b)\in R</math> כלומר <math>im(R)=B</math>
*יחס R מ-A ל-B נקרא '''שלם''' אם <math>\forall a\in A \exists b\in B:(a,b)\in R</math> כלומר <math>dom(R)=A</math>
*יחס R נקרא '''חד ערכי''' אם <math>[(x,b)\in R] \and [(x,d) \in R] \rightarrow (d=b)</math> כלומר אין איבר שנשלח ל-2 מקומות שונים
*יחס R נקרא '''חד-חד ערכי''' אם <math>[(x,b)\in R] \and [(y,b) \in R] \rightarrow (x=y)</math> כלומר איברים שונים נשלחים למקומות שונים (כלומר, היחס ההופכי הינו חד ערכי)
'''הגדרה:'''
(A נקרא תחום (הגדרה) של הפונקציה. ו B נקרא הטווח של הפונקציה)
נחזור על הגדרת חח"ע עבור פונקציה:
<math>f</math> חח"ע אמ"מ <math>f(x_1)=f(x_2)\Rightarrow x_1=x_2</math> אמ"מ <math>x_1\neq x_2 \Rightarrow f(x_1)\neq f(x_2)</math>
*<math>f:\mathbb{Z}\rightarrow\mathbb{Z}</math> כאשר <math>f(p)=p</math>. זו פונקציית הזהות.
*<math>f:\mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R}</math> כאשר <math>f(x)=x-1</math> ( חח"ע ו על)
* <math>f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}</math> המוגדרת ע"י הכלל <math>f(x)=\sin(x)</math>.
*<math>f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}</math> המוגדרת ע"י הכלל <math>f(x)=x^{3}</math>
* <math>f:\mathbb{C}\to\mathbb{C}</math> המוגדרת ע"י הכלל <math>f(x)=x^{2}</math>
*<math>f:\mathbb{N}\rightarrow\mathbb{N}</math> כאשר <math>f(x)=x-1</math> ( לא מוגדר כי <math>f(1)=?</math>)
*<math>f:\mathbb{R}\rightarrow\mathbb{Z}</math> כאשר <math>f(x)=[x]</math> מוגדר להיות הערך השלם הקרוב ביותר ל-x (במקרה של חצי לוקחים את הגבוה). זו פונקציה על שאינה חח"ע
</math>
פונקצית האינדקטור. במקרה של דריכלה <math>D=\chi_{\mathbb{Q}}</math>
* תהא <math>f:A\to B</math> אזי <math>g:A\to Im(f) </math> המוגדרת <math>g(a)=f(a)</math> היא על (במילים: פשוט חושבים על הטווח של f להיות התמונה של fg)
* תהא <math>A\subseteq B</math> אזי הפונקציה <math>i : A\to B </math> המוגדרת <math>i(a)=a</math> נקראת פונקציה ההכלה (במקרה ש <math>A=B</math> זה פונקצית הזהות). פונקצית ההכלה היא חח"ע.
====תרגיל===תהיינה <math>A,B</math> קבוצות סופיות. הוכיחו שקיימת פונקציה <math>f:A\rightarrow B</math> על אמ"ם <math>|A|\geq |B|</math>. ====פתרון====מימין לשמאל: נניח שקיימת פונקציה כנ"ל על, אם <math>B</math> ריקה אז כמובן <math>|A|\geq |B|</math>. אחרת, נסמן <math>|B|=k</math> ונסמן עוד <math>B=\{ b_1,...,b_k\} </math>. לכל <math>1\leq i\leq k</math> לאיבר <math>b_i\in B</math> יש מקור השונה משאר מקורות חבריו <math>f(a_iבשיעוריי הבית)=b_i</math>. לכן הקבוצה המתקבלת <math>\{ a_1,...,a_k\} \subseteq A</math> בעלת <math>k</math> איברים ולכן <math>|A|\geq |B|</math> משמאל לימין: שוב, אם <math>B</math> ריקה ===תרגיל===
יהיו A ו-B קבוצות סופיות בעלות עוצמה זהה. הוכח שכל פונקציה מ-A ל-B הינה על אם"ם היא חח"ע
====פתרון=הוכחה=====
נסמן <math>f:A\to B, A=\{a_1,\dots a_n\},B=\{b_1,\dots b_n\} </math> . כאשר כל האיברים ב A שונים זה מזה וכנ"ל ל B
למשל פונקצית הערך השלם <math>f:\mathbb{R} \to \mathbb{Z} </math> המוגדרת <math>f(x) =\lfloor{x}\rfloor</math> היא על ואינה חח"ע
===הרכבת = תרגיל====קבעו האם הפונקציות הבאות חח"ע/על* <math>f:\mathbb{R}\to \mathbb{R}</math> המוגדרת <math>f(x)=\lfloor x \rfloor</math>* <math>f:\mathbb{N}\times \mathbb{N}\to \mathbb{Z}</math> המוגדרת <math>f(n,m)=n-m</math>*תהא A קבוצה, הפונקציה <math>f:A\to P(P(A))</math> המוגדרת <math>f(x)=\{B\subseteq A \mid x\in B\}</math> ==== תרגיל====מצאו פונקציה <math>f:\mathbb{N}\to \mathbb{N}</math> על שאינה חח"ע. ==== תרגיל ====תהא A קבוצה ו <math>f:A\to \mathbb{N}</math> פונקציה. נגדיר יחס R על A ע"י <math>aRa'\iff f(a)\leq f(a')</math>. הוכיחו כי R יחס סדר על A אמ"מ <math>f</math> חח"ע. ==== תרגיל ====א. תהא A קבוצה לא ריקה. מצאו פונקציה <math>F:A^A\to A</math> שהיא על. ב. תהא <math>A</math> קבוצה. מצאו פונקציה <math>F:A\to A^A</math> שהיא חח"ע. ג. למה בסעיף א צריך לא ריקה ובסעיף ב אפשר גם ריקה? ==== תרגיל ====תהיינה <math>f,g:\mathbb{N}\rightarrow \mathbb{N}</math> פונקציותכך ש-<math>f(n)=g(3n-1)</math>. הוכיחו שאם <math>f</math> על, אז <math>g</math> לא חח"ע. ==הרכבת פונקציות==
# הרכבה היא קיבוצית. כלומר <math>f_3 \circ (f_2 \circ f_1) = (f_3 \circ f_2) \circ f_1 </math>
# הרכבה '''אינה''' (בהכרח) חילופית כלומר לא מתקיים בהכרח כי <math>f_2 \circ f_1 = f_2 \circ f_1 </math>. למשל <math>f(x) =x^2 , g(x) = x+1</math> אזי <math>f(g(2))=f(3)=9, g(f(2))=g(4)=5</math> ולכן <math>f\circ g \neq g \circ f</math>
==== תרגיל ====
תהא <math>g:\mathbb{N}\to \mathbb{N}</math> פונקציה. נגדיר <math>F:\mathbb{N}^{\mathbb{N}}\to \mathbb{N}^{\mathbb{N}}</math> ע"י <math>F(f)=g\circ f</math>. הוכיחו כי F חח"ע אמ"מ g חח"ע.
=====פתרון=====
<math>\Leftarrow</math>: נתון: F חח"ע. נניח <math>g(n)=g(m)</math>, לכן עבור הפונקציות הקבועות <math>f\equiv n,f'\equiv m</math> נקבל <math>\forall k:g\circ f(k)=g((n)=g(m)=g\circ f'(k)</math> ולכן <math>F(f)=g\circ f=g\circ f'=F(f')</math>, ומחח"ע של F נקבל <math>f=f'</math> ולכן <math>n=m</math>.
<math>\Rightarrow</math>: נתון <math>g</math> חח"ע. תהיינה <math>f\neq f'\in \mathbb{N}^{\mathbb{N}}</math>, לכן יש <math>n\in \mathbb {N}</math> כך ש- <math>f(n)\neq f'(n)</math>, ולכן זה מתקיים גם אחרי ההרכבה, ולכן <math>F(f)\neq F(f')</math>.
====תרגיל====
*נניח <math>g \circ f</math> על. הוכח/הפרך: g על, f על
נניח <math>g \circ f</math> חח"ע. נניח בשלילה ש-f אינה חח"ע. לכן קיימים <math>x,y</math> כך ש <math>f(x)=f(y)</math> אבל <math>x\neq y</math>. אבל, <math>g\circ f (x) = g(f(x))=g(f(y))=g\circ f(y)</math> בסתירה לחח"ע של ההרכבה, ולכן f חח"ע.
(עוד דוגמא נביט בפונקציות מהטבעיים לטבעיים. <math>f(n)=2n</math>, והפונקציה g מוגדרת כ <math>g(2n)=n</math> ו <math>g(2n+1)=n</math>. ההרכבה הינה פונקצית הזהות שהיא בפרט על, אבל f אינה על כיוון שהאי זוגיים כלל לא נמצאים בתמונה שלה.)
'''הערה:''' לכל פונקציה <math>f</math> מתקיים <math>f\circ id =f</math> וגם <math>id \circ f =f</math>
הערה: זכרו שפונקציה היא יחס. הפונקציה ההופכית שלה היא היחס ההופכי מטבע הדברים. על מנת שהיחס ההופכי יהיה פונקציה הוא צריך להיות ח"ע ושהתחום שלו יהיה כל B. תנאים אלה מתממשים רק אם f הינה חח"ע ועל.
הוכח כי f הפיכה אם"ם היא חח"ע ועל. כמו כן, הוכח שאם קיימת הופכית אזי היא יחידה.
אם f הפיכה, אזי <math>f\circ f^{-1} = id_B</math> וגם <math>f^{-1}\circ f = id_A</math>. מכיוון שהזהות הינה חח"ע ועל, נובע ש-f חח"ע ועל לפי התרגיל הקודם בדבר הרכבת פונקציות.
דרך אחרת להוכחת יחידות: נניח בשלילה ש g וh הופכיות שונות של f. מכיוון שהן שונות, הן חייבות להיות שונות על איבר אחד לפחות. כלומר, <math>\exists a\in A:g(a)\neq h(a)</math>. אבל <math>f(g(a))=f(h(a))</math> וזו סתירה לחח"ע של f.
====משפט====
יהיו <math>f_1,\dots f_k:A\to A</math> הפיכות/חח"ע/על. הוכח שההרכבה <math>f_k \circ \dots \circ f_1</math> הפיכה/חח"ע/על
=====הוכחה=====
חח"ע: נניח <math>(f_k \circ \dots \circ f_1)(x_1) =(f_k \circ \dots \circ f_1)(x_2)</math> אזי מח"ע של <math>f_k</math>
נקבל כי <math>(f_{k-1} \circ \dots \circ f_1)(x_1) =(f_{k-1} \circ \dots \circ f_1)(x_2)</math> באופן דומה נמשיך (או באינדוקציה) ונקבל <math>x_1=x_2</math>
על: יהא <math>y\in A</math> כיוון ש <math>f_k</math> על קיים <math>a_k\in A</math> כך ש <math>f_k(a_k)= y</math>
באותו אופן קיים <math>a_{k-1}</math> כך ש <math>f_{k-1}(a_{k-1}=a_k</math> נמשיך באופן דומה (או באינקודציה)
ונקבל <math>(f_k \circ \dots \circ f_1)(a_1)=(f_k \circ \dots \circ f_2)(a_2)=\dots f_k\circ f_{k-1} (a_{k-1}) = f_k(a_k)=y</math>
הפיכות: נובע מחח"ע+על
====מסקנות====
* אם <math>f,g</math> הפיכות אז <math>g\circ f</math> הפיכה.
* אם <math>g\circ f</math> הפיכה אז <math>f</math> חח"ע, <math>g</math> על (והן לאו דוקא הפיכות).
==== דוגמאות ====
3 תהא <math>A</math> קבוצה ו <math>C\subseteq A</math> תת קבוצה. נגדיר <math>f:P(A)\to \{0,1\}</math> ע"י :
<math>
f(B)=
להגדיר <math>f:\{R \; | \; R \text{ Equivalence relation }\}\to \{\text{Partitions of }A\}</math> ע"י <math>f(R)=A/R</math> והיא תהיה חח"ע ועל כי ראינו את הפונקציה ההופכית לה
הוכח כי אם <math>g\circ f \circ g =id</math> אז <math>f </math> הפיכה
