离散数学第05章 函数
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第五章函数Function函数在数学、应用数学等许多领域,尤其计算机科学领域有着极其重要的作用。
函数的思想、概念和应用无处不在,无时不在。
它主要是研究变量之间的关系和规律。
函数的划分有很多种。
有线性与非线性之分、连续与离散之分。
例如,x12345…y357911…5.1 函数假定A,B是两个非空集合,f : A→B,称f为A到B上的函数,对每个a∈A, 有唯一的f(a)∈B, 记做b = f(a)。
函数也叫映射mappings或变换transformations(错误)a叫做函数f的自变量argument,b被称为因变量,b=f(a)叫做函数的值value,也叫a的像。
例1. A={1,2,3,4}, B={a,b,c,d},,则f是一个函数。
也可以简单记为,f={(1,a), (2,a), (3,d), (4,c)}另外,g={(1,a), (1,b), (2,a), (4,c)}因为对于1来说,1∈A, 不是唯一的f(1)∈B与之相对应,f(1)=a,并且f(1)=b, 因此g就不是一个函数。
例2.f:Z→Z,f(a)=f是函数。
例3.恒等函数1A(a)=a是函数。
正如,我们在第四章里表述的,函数f : A→B,b=f(a), 是一个特殊的二元关系,我们知道,由函数f可以确定一个关系,简单地,可以表示为(a,b)∈,或 ab。
关系的特征函数为或者简记为因此,这样一来,我们以前所讨论的有关集合或关系的运算和性质对于函数来说,就可以完全适用。
例如,f:A→B, g:A→B,函数的复合设f:A→B,g:B→C,是函数,则g◦f:A→C,是函数。
g◦f(a)=g(f(a))例4.函数的复合设f,g都是整数函数,f(a)=a+1, g(b)=2b.则g◦f (a)=2(a +1) 是整数集到偶数集的函数。
f◦g(a)=2a+1也是整数集到奇数集的函数。
特殊函数Special Type of Functions设f是从A到B的一个函数,如果Dom(f)=A,则称f是处处有定义everywhere defined;如果 Ran(f)=B,则称f是满射;如果对于集合A中两个不同的元素a和b,有f(a)≠f(b), 则称f是单射,即a≠b f(a)≠f(b), 或f(a)=f(b) a=b;例5. A={1,2,3,4}, B={a,b,c,d}, f={(1,a), (2,a), (3,d), (4,c)}f是一个函数,但是f既不是单射,也不是满射。
离散数学函数在数学的广袤领域中,离散数学如同一位低调但实力非凡的智者,而函数则是其手中的一把关键钥匙,为我们打开了理解和解决诸多问题的大门。
函数,简单来说,就是一种对应关系。
想象一下,你有一堆苹果,你把它们按照大小分类,每一个苹果都能找到自己所属的类别,这就是一种函数关系。
在数学中,我们给这种对应关系更精确的定义和规则。
离散数学中的函数与我们在中学阶段学习的函数有所不同。
中学时,我们接触的函数大多是连续的,比如常见的一次函数、二次函数等。
而离散数学中的函数,其定义域和值域往往是离散的元素集合。
比如说,假设有一个集合 A ={1, 2, 3},另一个集合 B ={4, 5, 6}。
那么从集合 A 到集合 B 的一个函数 f 可以是这样的:f(1) = 4,f(2) = 5,f(3) = 6。
这里的 1、2、3 就像一个个独特的“身份标识”,通过函数 f 的“安排”,分别与 4、5、6 建立了对应关系。
函数的定义中有两个重要的概念:定义域和值域。
定义域就是函数输入的所有可能值的集合,而值域则是函数输出的所有可能值的集合。
对于离散函数来说,这两个集合中的元素都是离散的、独立的。
再举个例子,假设我们有一个函数 g,其定义域是一周的七天(星期一到星期天),值域是 1 到 7 的数字。
那么 g(星期一) = 1,g(星期二) = 2,以此类推,直到 g(星期天) = 7。
在这个例子中,定义域是离散的七天,值域是离散的数字 1 到 7。
离散函数在计算机科学中有着广泛的应用。
比如在数据库管理中,当我们根据某个条件筛选数据时,就可以看作是在使用一个离散函数。
又比如在算法设计中,函数的概念常常被用来描述数据的处理和转换过程。
从逻辑的角度来看,离散函数可以帮助我们进行推理和证明。
通过研究函数的性质和关系,我们能够得出一些关于系统行为的结论。
在组合数学中,离散函数也发挥着重要作用。
例如,在计算排列组合的问题时,我们常常需要定义特定的函数来描述问题中的数量关系。