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既不是单射也不是满射的函数存在吗 请举例说明

月夜之吻

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发布时间:2025-12-09 10:44:31

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一个函数既不是单射也不是满射时,存在不同输入映射到相同输出,且陪域中存在未被覆盖的元素。例如:① 有限集 f: {1,2,3}→{a,b,c,d},f(1)=f(2)=a,f(3)=b,则非单射(1≠2但值同)且非满射(c,d无原像);② 实数函数 f(x)=(x−1)²,f(0)=f(2)=1,故非单射,且值域为[0,∞),负数如−1无原像,故非满射;③ 分段常值函数 g(x)=0 在 [−2,2]→[−1,1] 上,所有输入映射到0,故非单射,且像集仅为{0},无法覆盖陪域中0.5等值,故非满射。三例均满足条件。

既不是单射也不是满射的函数存在吗 请举例说明

如果一个函数既不满足单射(一对一)的性质,也不满足满射(值域等于陪域)的条件,那么它就是一个既不是单射也不是满射的函数。以下是构造此类函数的具体方法和实例:

一、定义在有限集合上的例子

考虑两个有限集合 A = {1, 2, 3} 和 B = {a, b, c, d},我们定义一个函数 f: A → B,使得多个输入映射到同一个输出,并且 B 中至少有一个元素没有被映射到。

1、令 f(1) = a

2、令 f(2) = a

3、令 f(3) = b

此时,f 不是单射,因为 1 ≠ 2 但 f(1) = f(2) = a;同时 f 也不是满射,因为 c 和 d 属于陪域 B,但不存在任何 x ∈ A 使得 f(x) = c 或 f(x) = d。因此该函数既不是单射也不是满射

二、实数集上的连续函数例子

考虑函数 f: ℝ → ℝ 定义为 f(x) = x² - 2x + 1。这个函数可以简化为 f(x) = (x - 1)²,其图像是一条开口向上的抛物线,顶点在 (1, 0)。

1、观察到 f(0) = (0 - 1)² = 1,且 f(2) = (2 - 1)² = 1,因此 f(0) = f(2) 但 0 ≠ 2,说明 f 不是单射

2、由于 (x - 1)² ≥ 0 对所有实数 x 成立,因此 f(x) 的取值范围是 [0, ∞),而陪域是全体实数 ℝ,故像集不包含负数。

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3、例如,-1 ∈ ℝ 但不存在任何 x ∈ ℝ 使得 f(x) = -1,因此 f 不是满射

综上,此函数在实数域上既不是单射也不是满射

三、分段常值函数的例子

定义函数 g: [-2, 2] → [-1, 1],其中 g(x) = 0 对所有 x ∈ [-2, 2]。这是一个在整个定义域上恒等于零的函数。

1、对于任意两个不同的输入,如 x₁ = -1 和 x₂ = 1,都有 g(x₁) = g(x₂) = 0,因此 g 不是单射

2、g 的输出始终为 0,因此像集仅为 {0},而陪域是区间 [-1, 1],显然存在许多未被覆盖的值(如 0.5 或 -0.3)。

3、由于存在 y ∈ [-1, 1](比如 y = 0.5)使得对所有 x 都有 g(x) ≠ y,因此 g 不是满射

因此,该常值函数也满足条件,既不是单射也不是满射

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