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单射满射双射的定义域和值域关系 映射关系图解分析

煙雲

煙雲

发布时间:2026-03-10 06:31:26

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来源于php中文网

原创

单射要求定义域不同元素像不同、值域是陪域的子集;满射要求值域等于陪域;双射需同时满足二者,实现定义域与陪域间一一对应。

单射满射双射的定义域和值域关系 映射关系图解分析

一、单射的定义域与值域关系

单射要求定义域中任意两个不同元素,其像必须互不相同。这意味着值域中的每个元素至多有一个原像,但值域未必覆盖陪域全部范围。

1、取集合A = {1, 2, 3},集合B = {a, b, c, d},定义映射f: A → B,满足f(1)=a,f(2)=b,f(3)=c。

2、验证:A中1≠2,f(1)=a≠b=f(2);同理其余两两组合均满足像不等。

3、观察值域f(A) = {a, b, c},它是陪域B的真子集,说明单射不要求值域等于陪域

二、满射的定义域与值域关系

满射强调陪域中每个元素都必须是定义域中某元素的像,即值域必须与陪域完全重合,但允许不同定义域元素映射到同一陪域元素。

1、取集合A = {1, 2, 3, 4},集合B = {x, y, z},定义映射g: A → B,满足g(1)=x,g(2)=y,g(3)=z,g(4)=x。

2、检查B中每个元素:x有原像1和4,y有原像2,z有原像3,无遗漏。

3、此时值域g(A) = {x, y, z} = B,满射的本质是值域等于陪域

三、双射的定义域与值域关系

双射同时满足单射与满射条件,因此定义域与陪域之间形成严格的一一对应,元素个数必须相等,且映射可逆。

1、取集合A = {α, β, γ},集合B = {p, q, r},定义映射h: A → B,满足h(α)=p,h(β)=q,h(γ)=r。

2、检验单射性:α≠β ⇒ h(α)=p≠q=h(β),其余同理,像互异。

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3、检验满射性:B中p、q、r均有唯一原像,且f(A) = B。

4、由此得:|A| = |B|,且双射映射下定义域与陪域元素一一配对,值域=陪域且无重复像

四、映射关系图解的关键结构特征

图解分析需区分箭头起点(定义域元素)、终点(陪域元素)及实际落点集合(值域),三者位置关系决定映射类型。

1、单射图示:从A出发的每条箭头终点互不重合,但B中可能存在未被指向的“空闲”元素。

2、满射图示:B中每个元素至少有一条箭头指向,但允许多条箭头汇聚于同一元素。

3、双射图示:A与B元素数量相同,每条箭头起点唯一、终点唯一,且B中无遗漏、无冗余指向,图中箭头构成完美匹配,无交叉亦无悬空

五、定义域、值域与陪域的集合包含关系辨析

三者并非并列概念:定义域是映射作用的输入集合;陪域是预先指定的输出目标集合;值域是实际产生的所有像构成的集合,恒为陪域的子集。

1、设f: X → Y,则X为定义域,Y为陪域,f(X)为值域,且恒有f(X) ⊆ Y。

2、若f为满射,则f(X) = Y;若非满射,则f(X) ⊂ Y(真子集)。

3、单射仅约束f(x₁) = f(x₂) ⇒ x₁ = x₂,不涉及f(X)与Y的大小比较;值域是否等于陪域,与单射性无关

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