关系与映射典型例题解析
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2.3 映射两个非空集合A与B之间存在着对应关系f,而且对于A中的每一个元素x,B中总有唯一的一个元素y与它对应,就称这种对应为从A到B的映射,记作f:A→B.A中的元素x称为原像,B中的对应元素y称为x的像,记作f:x→y.谈重点映射定义的理解(1)映射中的集合A和B是非空集合,它们可以是数集、点集或由图形组成的集合以及其他元素的集合.(2)映射是一种特殊的对应,其特殊性在于:集合A中的每一个元素,在集合B中都有唯一的元素与之对应,这种集合A中元素的任意性和集合B中对应的元素的唯一性构成了映射的核心.对应关系常用图示或文字描述的方式来表达.(3)对应有“方向性”,即“从A到B的对应”与“从B到A的对应”一般是不同的,因此,从A到B的映射与从B到A的映射是不同的.(4)映射允许集合A中不同的元素在集合B中有相同的像,即映射可以是“多对一”或“一对一”,但不能是“一对多”.(5)映射允许集合B中的某些元素在集合A中没有原像,也就是由像组成的集合C⊆B.【例1-1】给出下列四个对应,其中构成映射的是( ).A.(1)(2) BC.(1)(3)(4) D.(3)(4)解析:判断一个对应是否为映射,必须严格根据定义,观察A中每一个元素是否在B中都有唯一的元素与之对应.说明一种对应关系不是映射,只需找到一个反例即可.在(2)中,集合A中的元素3在集合B中没有元素与它对应;在(3)中,集合A中的元素2在集合B中有两个元素4和5与它对应,因此(2)和(3)不是映射,故选B.答案:B解技巧判断映射的技巧映射应满足存在性(即A中每一个元素在B中都有像)和唯一性(即像唯一).所以,判断一个对应是否为映射,关键是看是否具备:①“一对一”或“多对一”;②A中元素都有像.【例1-2】下列对应是不是从A到B的映射?(1)A=B=N+,f:x→|x-3|;(2)A={x|x≥2,x∈N},B={y|y≥1,y∈Z},f:x→y=x2-2x+2;(3)A=R,B={0,1},f:x→y=10 00xx≥⎧⎨<⎩,,,;(4)A={x|x>0},B={y|y∈R},f:x→y=(5)设A={矩形},B={实数},对应关系f为矩形到它的面积的对应;(6)设A={实数},B={正实数},对应关系f为x→1||x.解:(1)当x=3∈A时,|x-3|=0∉B,即A中的元素3按对应关系f,在B中没有元素和它对应,故(1)不是映射.(2)∵y=x2-2x+2=(x-1)2+1,对任意的x,总有y≥1.又当x∈N时,x2-2x+2必为整数,即y∈Z.∴当x ∈A 时,x 2-2x +2∈B .∴对A 中每一个元素x ,在B 中都有唯一的y 与之对应,故(2)是映射.(3)按照对应关系f ,在A 中任意一个非负数,在B 中都有唯一的数1与之对应;在A 中任意一个负数,在B 中都有唯一的数0与之对应,故(3)是映射.(4)对任意的x ∈A ={x |x >0},按对应法则f :x →y=,存在两个y ∈B ={y |y ∈R },即y =y =与之对应,故(4)不是映射.(5)∵对每一个矩形,它的面积是唯一确定的,∴对于集合A 中的每一个矩形,B 中都有唯一的实数与之对应,故(5)是映射.(6)∵实数0的绝对值还是0,其没有倒数,∴对于A 中的实数0,B 中没有元素与之对应,故(6)不是映射.2.一一映射的概念若从A 到B 的映射满足下列条件:①A 中每一个元素在B 中都有唯一的像与之对应;②A 中的不同元素的像也不同;③B 中的每一个元素都有原像.就称此映射为一一映射.有时,我们把集合A ,B 之间的一一映射也叫作一一对应.映射造出多少个映射?其中有多少个一一映射?分析:可根据映射的定义,构造从集合A 到集合B 的映射,即让A 中的每一个元素在B 中都有唯一的元素与之对应.从集合A 到集合B 的映射,若对应关系不同,则所得到的映射不同.最后依据一一映射的概念从中数出一一映射的个数.解:从集合A 到集合B 可构造如下映射(其中的对应关系用箭头表示):(3),A 到集合B 能构造出4个映射,其中有2个一一映射.【例2-2】若M ={x |0≤x ≤2},N ={y |0≤y ≤1},下列对应关系f :x →y 是从M 到N 的一一映射的是( ).A .12y x =B .13y x = C .212y x = D .y =(x -1)2 解析:一一映射首先是映射,其次是A 中的不同元素在B 中的像不同,且B 中的每一个元素在A 中都有原像,只有满足这三个条件的对应关系,才是从A 到B 的一一映射.在选项A 中,当0≤x ≤2时,0≤y ≤1,对于集合M 中的每一个元素在N 中都有唯一的像与之对应,且M 中的不同元素的像也不同,N 中的每个元素都有原像,符合一一映射的三个条件;在选项B 中,当0≤x ≤2时,0≤y ≤23,所以集合N 中的元素y ∈213y y ⎧⎫<≤⎨⎬⎩⎭在M 中没有原像;在选项C 中,当0≤x ≤2时,0≤y ≤2,所以集合M 中的元素x ∈{x x ≤2}在N 中没有像;在选项D 中,当x =0和2时,都有y =1,所以集合M 中的不同元素的像可能相同,故选A.(1)函数包括三要素:定义域、值域、两者之间的对应关系;映射包括三要素:非空集合A 、非空集合B 以及A ,B 之间的对应关系.(2)函数定义中的两个集合为非空数集;映射中两个非空集合中的元素为任意元素,如人、物、命题等都可以.(3)在函数中,对定义域中的每一个数x ,在值域中都有唯一确定的函数值和它对应,在映射中,对集合A 中的任意元素a 在集合B 中都有唯一确定的像b 和它对应.(4)在函数中,对值域中的每一个确定的函数值,在定义域中都有确定的值和它对应;在映射中,对于集合B 中的任一元素b ,在集合A 中不一定有原像.(5)函数是一种特殊的映射,是从非空数集到非空数集的映射.函数概念可以叙述为:设A ,B 是两个非空数集,f 是A 到B 的一个映射,那么映射f :A →B 就叫作A 到B 的函数.在函数中,原像的集合称为定义域,像的集合称为值域.(1)A =R ,B =R ,f :x →y =11x +;(2)A ={三角形},B ={圆},f :三角形的内切圆; (3)A =R ,B ={1},f :x →y =1;(4)A =[-1,1],B =[-1,1],f :x →x 2+y 2=1.分析:映射是一种特殊的对应,函数是一种特殊的映射,判断两个集合间的对应关系是否为函数时,只需把握两点:一、两个集合是否都是非空数集;二、对应关系是否为映射.解:(1)当x =-1时,y 的值不存在,所以不是映射,更不是函数.(2)由于A ,B 不是数集,所以(2)不是函数,但每个三角形都有唯一的内切圆,所以(2)是A 到B 的映射.(3)A 中的每一个数都与B 中的数1对应,因此,(3)是A 到B 的函数,也是A 到B 的映射.(4)取x =0,则由x 2+y 2=1,得y =±1,即A 中的一个元素0与B 中的两个元素±1对应,因此(4)不是A 到B 的映射,也不是从A 到B 的函数.警误区 关系式x =1是函数吗?有的同学问:关系式y =1是y 关于x 的函数,那么关系式x =1是y 关于x 的函数吗?函数是一种特殊的映射,是非空数集间的一种映射.对于关系式x=1,显然有x∈{1},y∈R,则1与全体实数建立对应关系,不符合函数的定义,因此,“x=1”不是y关于x的函数.4.像与原像的求解问题(1)对于一个从集合A到集合B的映射f而言,A中的每个元素x,在f的作用下,在B 中都对应着唯一的元素y,则y称为像,而x叫原像.(2)对于给出原像求像的问题,只需将原像代入对应关系式中,即可求出像.对于给出像求原像的问题,可先设出原像,再代入对应关系式中得到像,而它与已知的像是同一个元素,从而求出原像;也可根据对应关系式,由像逆推出原像.解答此类问题,关键是:①分清原像和像;②搞清楚由原像到像的对应关系.例如:已知M={自然数},P={正奇数},映射f:a(a∈M)→b=2a-1(b∈P).则在映射f下,M中的元素11对应着P中的元素________;P中的元素11对应着M中的元素________.∵2×11-1=21,∴M中的元素11对应着P中的元素21.由2a-1=11,得a=6,∴P中的元素11对应着M中的元素6.【例4-1】已知集合A=B=R,x∈A,y∈B,f:x→y=ax+b,若4和10的原像分别对应6和9,则19在f作用下的像为( ).A.18 B.30 C.272D.28解析:由题意,可知64,910,a ba b+=⎧⎨+=⎩解得a=2,b=-8,∴对应关系为y=2x-8.故19在f作用下的像是y=2×19-8=30.答案:B【例4-2】已知映射f:A→B中,A=B={(x,y)|x∈R,y∈R},f:(x,y)→(3x-2y +1,4x+3y-1).(1)求A中元素(1,2)的像;(2)求B中元素(1,2)的原像.分析:解答(1)可利用x=1,y=2代入对应关系求出3x-2y+1与4x+3y-1的值便可,解答(2)可利用方程的观点解方程组321=1431=2x yx y-+⎧⎨+-⎩,,求出x,y的值便可.解:(1)当x=1,y=2时,3x-2y+1=0,4x+3y-1=9,故A中元素(1,2)的像为(0,9).(2)令32114312x yx y-+=⎧⎨+-=⎩,,得6,179.17xy⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩故B中元素(1,2)的原像是69, 1717⎛⎫ ⎪.(1)一般地,若集合A中含有m个元素,集合B中含有n个元素,则从A到B的映射有n m 个,从B到A的映射有m n个.例如:求集合A={a,b,c}到集合B={-1,1}的映射的个数.按照映射的定义,A中元素可都对应B中同一个元素,即a→-1,b→-1,c→-1或a→1,b→1,c→1,共有2个不同的映射;A中元素也可对应B中两个元素,即a→-1,b→-1,c→1或a→-1,b→1,c→-1或a→1,b→-1,c→-1或a→1,b→1,c→-1或a→1,b→-1,c→1或a→-1,b→1,c→1,共有6个不同的映射,综上可知,从A到B的映射共有2+6=8=23个.以后可以根据两个集合中元素的个数直接计算映射的个数.(2)计算满足某些特定要求的映射的个数时,关键是将映射具体化、形象化(如用列表法、图像法、数形结合等).例如,设M={a,b,c},N={-1,0,1},若从M到N的映射f满足f(a)+f(b)=f(c),求这样的映射f的个数.要确定映射f,则只需要确定M中的每个元素对应的像即可,即确定f(a),f(b),f(c)的值.而f(a),f(b),f(c)∈{-1,0,1},还满足f(a)+f(b)=f(c),因此要确定这样的映射f的个数,则只需要确定由-1,0,1能组成多少个等式( )+( )=( ).注意到映射不要求N f(c)的取值情况表示出来.【例5-1】集合A={1,2,3},B={3,4},从A到B的映射f满足f(3)=3,则这样的映射共有________个.解析:由于f(3)=3,因此只需考虑剩下的两个元素1和2的像的问题,总共有如图所示的4种可能(也可直接利用公式得到这样的映射共有22=4个).答案:4【例5-2】已知集合A={a,b,c},B={1,2},从A到B建立映射f,使f(a)+f(b)+f(c)=4,则满足条件的映射共有________个.解析:要确定映射f,则只需确定A中的每个元素对应的像即可,即确定f(a), f(b),f(c)的值,而f(a),f(b),f(c)∈{1,2},还满足f(a)+f(b)+f(c)=4,所以f(a),f(b),f(c)中有一个是2,另两个是3个.答案:3【例5-3】设集合A={1,2,3},集合B={a,b,c},那么从集合A到集合B的映射的个数为________,从集合A到集合B的一一映射的个数为________.解析:因为集合A中有3个元素,集合B中有3个元素,所以从集合A到集合B的映射有33=27个.其中A到B的一一映射有下面6种情形.答案:27 6。
高一数学映射试题1.下列对应关系f中,不是从集合A到集合B的映射的是()A.A=,B=(0,1),f:求正弦;B.A=R,B=R,f:取绝对值C.A=,B=R,f:求平方;D.A=R,B=R,f:取倒数【答案】D【解析】映射要求对于集合A中的任意一个元素,按照对应法则,在到集合B中,都能找到唯一一个元素与之对应。
对于A,因为,锐角的正弦属于区间(0,1),集合A中任意一个元素,在B中都有唯一一个元素与之对应,是映射;对于B,任意实数的绝对值,都有唯一一个非负实数与之对应,是映射;对于C,任意正实数的平方,都有唯一一个正实数与之对应,是映射;对于D,实数0没有倒数,表示映射。
故选D。
【考点】映射点评:简单题,利用映射的定义,结合简单运算加以判断。
2.(x,y)在映射f作用下的象是(x+y,x-y),则象(2,-3)的原象是___________。
【答案】【解析】由(x+y,x-y)=(2,-3)得:,则象(2,-3)的原象是。
【考点】映射点评:在映射中,集合A中的元素是原象,集合B中的元素是象。
3.设A={}, B="{y" | 0y 3 }, 下列各图中不能表示从集合A到B的映射是( )A.B.C.D.【答案】C【解析】根据映射的定义,集合A中的每一个元素在集合B中都有唯一的元素与其对应,显然C 不符合映射的定义.因此C不是映射.4.已知集合,建立集合A到集合B的映射,,.则下列函数关系与映射表达的意义一致的为 ( )A.B.C.D.【答案】D【解析】因为集合,建立集合A到集合B的映射,,.则下列函数关系与映射表达的意义一致,定义域不同排除A,B,C,故选D.5.下列对应法则中,构成从集合到集合的映射是( )A.B.C.D.【答案】D【解析】解:根据映射的概念,在集合A中的每一个元素在集合B中都有唯一的元素和它对应,观察所给的四个选项,对于A选项,在B中有2个元素与它对应,不是映射,对于B选项,在B中没有和A的元素0对应的象,对于C选项,在B中没有与A的元素0对应的象,对于D选项,符合映射的意义,故选D.6.下列对应关系:()①:的平方根。
高一数学映射试题答案及解析1.(x,y)在映射f下的象是(xy,x+y),则点(2,3)在f下的象是.【答案】(6,5)【解析】设点(2,3)在f下的象是(m,n),由题意,∴点(2,3)在f下的象是(6,5)【考点】本题考查了映射的概念点评:掌握映射的概念是解决此类问题的关键,属基础题2.已知是从到的映射,若1和8的原象分别是3和10,则5在下的象是()A.3B.4C.5D.6【答案】A【解析】由题意可知,解得所以5在下的象是【考点】本小题主要考查映射,象与原象.点评:准确理解映射的概念以及象与原象的概念是解决本小题的关键.3.对于映射,其中,已知中0的原象是1,则1的原象是A.B.C.或中的一个D.不确定【答案】A【解析】根据映射的定义可知,因为中0的原象是1,所以1的原象是2和3.【考点】本小题主要考查映射的定义.点评:映射要求集合A中的任一元素在集合B中有唯一的元素和它对应,所以1的原象必须是2和3.4.设为的映射,若对,在A中无原像,则m取值范围是()A.B.C.D.【答案】A【解析】因为,对,在A中无原像,即方程在时,无实数解,所以,故选A。
【考点】本题主要考查映射的概念。
点评:简单题,在映射中,集合A中任意元素,在B中都有唯一元素与之对应。
5.已知在映射,,且,则与A中的元素对应的B中的元素为()A.B.C.D.【答案】A【解析】由知:故选A。
【考点】本题考查映射的概念。
6.设是从到的映射,下列判断正确的有 .①集合中不同的元素在中的像可以相同;②集合中的一个元素在中可以有不同的像;③集合中可以有元素没有原像.【答案】①③.【解析】根据从A到B的映射的定义可知对于集合A中的元素,应满足每个元素在集合B中都有唯一的与之对应.所以集合中不同的元素在中的像可以相同;集合中可以有元素没有原像;但集合中的一个元素在中不能有不同的像;因而正确的有①③.【考点】映射的定义.点评:映射的定义对集合A中的每个元素必须有唯一的象,对于集合B中的元素可以有元素没有原象.7.已知P={0,1},Q={-1,0,1},f是从P到Q的映射,则满足f(0)>f(1)的映射有()个A.2B.3C.4D.5【答案】B【解析】从P到Q的映射的映射共有9个,其中当f(0)=1,f(1)=0、f(0)=1,f(1)=-1和 f(0)=0,f(1)=-1时的映射满足条件,故答案为B。
映射例题例1、在下列对应中、哪些是映射、那些映射是函数、那些不是?为什么?1、设A={1,2,3,4},B={3,5,7,9},对应关系是f(x)=2x+1,x 属于A2、设A={1,4,9},B+{-1,1,-2,2,-3,3}对应关系是‘A 中的元素开平方’3、设A=R ,B=R,对应关系是f(x)=x 的3次方,x 属于A4、设A=R,B=R,对应关系是f(x)=2x 的2次方+1,x 属于A 解析:1、是一一映射,且是函数;2、不是映射(象是有且唯一)3、是一一映射,且是函数;4、是映射,但不是函数,因为B 中不是所有值在A 中都有对应。
例2、设A={a,b,c},B={0,1},请写出两个从A 到B 的映射从A 到B 的映射共有2^3=8个:(a ,b ,c )→(0,0,0); (a ,b ,c )→(0,0,1);(a ,b ,c )→(0,1,0); (a ,b ,c )→(1,0,0);(a ,b ,c )→(0,1,1); (a ,b ,c )→(1,0,1);(a ,b ,c )→(1,1,0); (a ,b ,c )→(1,1,1)。
例3:已知:集合{,,}M a b c =,{1,0,1}N =-,映射:f M N →满足()()()0f a f b f c ++=,那么映射:f M N →的个数是多少?解:∵(),(),()f a N f b N f c N ∈ ∈ ∈,且()()()0f a f b f c ++=∴有00001(1)0++=++-=.当()()()0f a f b f c ===时,只有一个映射; 当()()()f a f b f c 、、中恰有一个为0,而另两个分别为1,1-时,有326⨯=个映射.所以所求的映射的个数为167+=.例4.给出下列四个对应:① ② ③ ④其构成映射的是( )A 只有①②B 只有①④C 只有①③④D 只有③④提示:根据映射的概念,集合A 到集合B 的映射是指对于集合A 中的每一个元素,在集合B 中都有唯一确定的值与之相对应,故选择B .例5.若函数()f x 满足()()(),f x y f x f y x y R +=+ (∈),则下列各式不恒成立的( )(0)0A f = (3)3(1)B f f = 11()(1)22C f f = ()()0D f x f x -⋅< 提示:令0y =有()()(0)f x f x f =+,(0)0f ∴=,A 准确.令1x y ==,有(3)(2)(1)(1)(1)(1)3(1)f f f f f f f =+=++=,B 准确. 令12x y ==,有111(1)()()2()222f f f f =+=,11()(1)22f f ∴=,C 准确. 令y x =-,则(0)()()f f x f x =+-.因为(0)0f =,()()f x f x ∴-=-,于是当0x y ==时,()()0f x f x -⋅=,故()()0f x f x -⋅<不恒成立,故选D .例6.已知集合{04}P x x =≤≤,{02}Q y y =≤≤,下列不表示从P 到Q 的映射是( )1:2A f x y x →= 1:3B f x y x →= 2:3C f x y x →= :D f x y x →= 提示:C 选项中2:3f x y x →=,则对于P 集合中的元素4,对应的元素83,不在集合Q 中,不符合映射的概念.例7.集合{3,4}A = ,{5,6,7}B = ,那么可建立从A 到B 的映射个数是__________,从B 到A 的映射个数是__________.答案:9,8提示:从A 到B 可分两步实行:第一步A 中的元素3可有3种对应方法(可对应5或6或7),第二步A 中的元素4也有这3种对应方法.则不同的映射种数1339N =⨯=.反之从B 到A ,道理相同,有22228N =⨯⨯=种不同映射.例8.如果函数3()()f x x a =+对任意x R ∈都有(1)(1)f x f x +=--,试求(2)(2)f f +-的值.解:∵对任意x R ∈,总有(1)(1)f x f x +=--,∴当0x =时应有(10)(10)f f +=--, 即(1)(1)f f =-.∴(1)0f =.又∵3()()f x x a =+,∴3(1)(1)f a =+.故有3(1)0a +=(,则1a =-.∴3()(1)f x x =-.∴33(2)(2)(21)(21)26f f +-=-+--=-.。
映射及映射法及例题知识、方法、技能1.映射的定义设A ,B 是两个集合,如果按照某种对应法则f ,对于集合A 中的任何一个元素,在集合B 中都有惟一的元素和它对应,这样的对应叫做从集合A 到集合B 的映射,记作.:B A f →(1)映射是特殊的对应,映射中的集合A ,B 可以是数集,也可以是点集或其他集合,这两个集合有先后次序,从A 到B 的映射与从B 到A 的映射是截然不同的.(2)原象和象是不能互换的,互换后就不是原来的映射了.(3)映射包括集合A 和集合B ,以及集合A 到B 的对应法则f ,三者缺一不可.(4)对于一个从集合A 到集合B 的映射来说,A 中的每一个元素必有惟一的,但B 中的每一个元素都不一定都有原象.如有,也不一定只有一个.2.一一映射一般地,设A 、B 是两个集合,.:B A f →是集合A 到集合B 的映射,如果在这个映射下,对于集合A 中的不同元素,在集合B 中有不同的象,而且B 中每一个元素都有原象,那么个这个映射叫做A 到B 上的一一映射.3.逆映射如果f 是A 与B 之间的一一对应,那么可得B 到A 的一个映射g :任给B b ∈,规定 a b g =)(,其中a 是b 在f 下的原象,称这个映射g 是f 的逆映射,并将g 记为f —1.显然有(f —1)—1= f ,即如果f 是A 与B 之间的一一对应,则f —1是B 与A 之间的一一对应,并且f —1的逆映射是f .事实上,f —1是B 到A 的映射,对于B 中的不同元素b 1和b 2,由于它们在f 下的原象不同,所以b 1和b 2在f —1下的像不同,所以f —1是1-1的.任给b a f A a =∈)(,设,则a b f=-)(1.这说明A 中每个元素a 在f —1都有原象.因此,f —1是映射上的.这样即得f —1是B 到A 上的1-1映射,即f —1是B 与A 之间一一对应.从而f —1有逆映射.:B A h →由于任给b a h A a =∈)(,设,其中b 是a 在f—1下的原象,即f —1(b)=a ,所以, f(a)=b ,从而f h a f b a h ===得),()(,这即是f —1的逆映射是f .赛题精讲Ⅰ映射关映射的高中数学竞赛题是常见题型之一,请看下述试题.例1:设集合},,,,|),,,{(},,110|{M d c b a d c b a F x x x M ∈=∈≤≤=集合Z 映射f :F →Z.使得v u y x v x y u y x v u cd ab d c b a ff f ,,,,66),,,(,39),,,(.),,,(求已知→→-→的值.【思路分析】应从cd ab d c b a f -→),,,(入手,列方程组来解之.【略解】由f 的定义和已知数据,得⎩⎨⎧∈=-=-).,,,(66,39M y x v u xv uy xy uv 将两式相加,相减并分别分解因式,得.27))((,105))((=+-=-+x u v y x u v y显然,},110|{,,,,0,0Z ∈≤≤∈≥-≥-x x x v u y x v y x u 在的条件下,,110≤-≤v u ,21)(,15)(,105|)(,2210,221]11105[21=+=++≤+≤≤+≤+v y v y v y v y v y 可见但即 对应可知.5)(,7)(21=-=-x u x u同理,由.9)(,3)(223,221]1127[,11021=+=+≤+≤≤+≤+≤-≤x u x u x u x u v y 又有知 对应地,.3)(,9)(21=-=-v y v y 于是有以下两种可能: (Ⅰ)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=+=-=+;3,9,7,15v y x u x u x y (Ⅱ)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=+=-=+.3,9,5,21v y x u x u v y 由(Ⅰ)解出x =1,y=9,u =8,v =6;由(Ⅱ)解出y=12,它已超出集合M 中元素的范围.因此,(Ⅱ)无解.【评述】在解此类问题时,估计x u v y x u v y +--+,,,的可能值是关键,其中,对它们的取值范围的讨论十分重要.例2:已知集合}.0|),{(}333|),{(><<=xy y x x y y x A 和集合求一个A 与B 的一一对应f ,并写出其逆映射.【略解】从已知集合A ,B 看出,它们分别是坐标平面上两直线所夹角形区域内的点的集合(如图Ⅰ-1-2-1).集合A 为直线x y x y 333==和所夹角内点的集合,集合B 则是第一、三象限内点的集合.所要求的对应实际上可使A 区域拓展成B 区域,并要没有“折叠”与“漏洞”.先用极坐标表示集合A 和B :},36,,0|)sin ,cos {(πθπρρθρθρ<<∈≠=R A 图Ⅰ-1-2-1}.20,,0|)sin ,cos {(πϕρρϕρϕρ<<∈≠=R B令).6(3),sin ,cos ()sin ,cos (πθϕϕρϕρθρθρ-=→f 在这个映射下,极径ρ没有改变,辐角之间是一次函数23πθϕ-=,因而ϕθ和之间是一一对应,其中),3,6(ππθ∈ ).2,0(πϕ∈所以,映射f 是A 与B 的一一对应. 逆映射极易写,从略.【评述】本题中将下角坐标问题化为极坐标问题,颇具特色.应注意理解掌握.Ⅱ映射法应用映射知识往往能巧妙地解决有关集合的一些问题.例3:设X={1,2,…,100},对X 的任一非空子集M ,M 中的最大数与最小数的和称为M 的特征,记为).(M m 求X 的所有非空子集的特征的平均数.【略解】设.}|101{,:,X A a a A A A f X A ≠≠⊂∈-=''→⊂令 于是A A f '→:是X 的非空子集的全体(子集组成的集),Y 到X 自身的满射,记X 的非空子集为A 1,A 2,…,A n (其中n=2100-1),则特征的平均数为.))()((21)(111∑∑=='+=ni i i n i i A m A m n A m n 由于A 中的最大数与A ′中的最小数的和为101,A 中最小数与A ′中的最大数的和也为101,故,202)()(='i i A m A m 从而特征平均数为 .10120221=⋅⋅n n如果A ,B 都是有限集合,它们的元素个数分别记为).(),(B card A card 对于映射B A f →:来说,如果f 是单射,则有)()(B card A card ≤;如果f 是满射,则有)()(B card A card ≥;如果f 是双射,则有)()(B card A card =.这在计算集合A 的元素的个数时,有着重要的应用.即当)(A card 比较难求时,我们就找另一个集合B ,建立一一对应B A f →:,把B 的个数数清,就有)()(B card A card =.这是我们解某些题时常用的方法.请看下述两例.例4:把△ABC 的各边n 等分,过各分点分别作各边的平行线,得到一些由三角形的边和这些平行线所组成的平行四边形,试计算这些平等四边形的个数.【略解】如图Ⅰ-1-2-2所示,我们由对称性,先考虑边不行于BC 的小平行四边形.把AB 边和AC 边各延长一等分,分别到B ′,C ′,连接 B ′C ′.将A ′B ′的n 条平行线分别延长,与B ′C ′相交,连同B ′,C ′共有n+2个分点,从B ′至C ′依次记为1,2,…,n+2.图中所示的小平行四边形所在四条线分别交B ′C ′于i ,j ,k ,l .记A={边不平行于BC 的小平行四边形},}.21|),,,{(+≤<<<≤=n l k j i l k j i B把小平行四边形的四条边延长且交C B ''边于四点的过程定义为一个映射:B A f →:. 下面我们证明f 是A 与B 的一一对应,事实上,不同的小平行四边形至少有一条边不相同,那么交于C B ''的四点亦不全同.所以,四点组),,,(l k j i 亦不相同,从而f 是A 到B 的1-1的映射.任给一个四点组21),,,,(+≤<<<≤n l k j i l k j i ,过i ,j 点作AB 的平行线,过k ,l 作AC 的平行线,必交出一个边不平行于BC 的小平行四边形,所以,映射f 是A 到B 的满射. 总之f 是A 与B 的一一对应,于是有.)()(42+==n C B card A card加上边不平行于AB 和AC 的两类小平行四边形,得到所有平行四边形的总数是.342+n C 例5:在一个6×6的棋盘上,已经摆好了一些1×2的骨牌,每一个骨牌都恰好覆盖两上相邻的格子,证明:如果还有14个格子没有被覆盖,则至少能再放进一个骨牌.【思路分析】还有14个空格,说明已经摆好了11块骨牌,如果已经摆好的骨牌是12块,图Ⅰ-1-2-3所示的摆法就说明不能再放入骨牌.所以,有14个空格这一条件是完全必要的.我们要证明当还有14个空格时,能再放入一个骨牌,只要能证明必有两个相邻的空格就够了.如果这种 情况不发生,则每个空格的四周都有骨牌,由于正方形是对称的,当我们选定一个方向时,空格和骨牌就有了某种对应关系,即可建立空格到骨牌的一种映射,通过对空格集合与骨牌集合之间的数量关系,可以得到空格分布的一个很有趣的结论,从而也就证明了我们的命题.【略解】我们考虑下面5×6个方格中的空.如果棋盘第一行(即最上方的一行)中的空格数多于3个时,则必有两空格相邻,这时问题就得到解决.现设第一行中的空格数最多是3个,则有11314)(=-≥X card ,另一方面全部的骨牌数为11,即.11)(=Y card 所以必有),()(Y card X card =事实上这是一个一一映射,这时,将发生一个很有趣的现象:最下面一行全是空格,当然可以放入一个骨牌.【评述】这个题目的证明是颇具有特色的,从内容上讲,这个题目具有一定的综合性,既有覆盖与结构,又有计数与映射,尤其是利用映射来计数,在数学竞赛中还较少见.当然这个题目也可以用其他的方法来解决.例如,用抽屉原则以及用分组的方法来讨论其中两行的结构,也能比较容易地解决这个问题,请读者作为练习.例6:设N={1,2,3,…},论证是否存一个函数N N f →:使得2)1(=f ,n n f n f f +=)())((对一切N ∈n 成立,)1()(+<n f n f 格,即除去第一行后的方格中的空格.对每一个这样的空格,考察它上方的与之相邻的方格中的情况.(1)如果上方的这个方格是空格,则问题得到解决.(2)如果上方的这个方格被骨牌所占,这又有三种情况.(i )骨牌是横放的,且与之相邻的下方的另一个方格也是空格,则这时有两空格相邻,即问题得到解决;(ii )骨牌是横放的,与之相邻的下方的另一个方格不是空格,即被骨牌所覆盖; (iii )骨牌是竖放的.现在假设仅发生(2)中的(ii )和(iii )时,我们记X 为下面5×6个方格中的空格集合,Y 为上面5×6个方格中的骨牌集合,作映射Y X →:ϕ,由于每个空格(X 中的)上方都有骨牌(Y 中的),且不同的空格对应于不同的骨牌.所以,这个映射是单射,于是有 )()(Y card X card ≤,对一切N ∈n 成立.【解法1】存在,首先有一条链.1→2→3→5→8→13→21→… ①链上每一个数n 的后继是)(n f ,f 满足n n f n f f +=)())(( ②即每个数是它产面两个数的和,这种链称为f 链.对于①中的数m>n ,由①递增易知有n m n f m f -≥-)()( ③我们证明自然数集N 可以分析为若干条f 链,并且对任意自然数m>n ,③成立(从而)()1(n f n f >+),并且每两条链无公共元素).方法是用归纳法构造链(参见单壿著《数学竞赛研究教程》江苏教育出版社)设已有若干条f 链,满足③,而k+1是第一个不在已有链中出现的数,定义1)()1(+=+k f k f ④这链中其余的数由②逐一确定.对于m>n ,如果m 、n 同属于新链,③显然成立,设m 、n 中恰有一个属于新链.若m 属于新链,在m=k+1时,,1)(1)()()(n m n k n f k f n f m f -=+-≥-+=-设对于m ,③成立,则n m f m n m n f m m f n f m f f -≥+-≥-+=-)()()()())(([由②易知)(2m f m ≥]. 即对新链上一切m ,③成立.若n 属于新链,在n=k+1时,.11)()()()(n m k m k f m f n f m f -=--≥--=-设对于n ,③成立,在m>n 时,m 不为原有链的链首。
高中数学映射的概念练习题(有答案)数学必修1(苏教版)2.1 函数的概念和图象2.1.4 映射的概念函数实质上是定义域A(非空数集)到其值域B(非空数集),按照某个对应法则f的一个对应,能否将函数的概念拓展为不是数集的对应?基础巩固1.设A={x|02},B={y|12},如图,能表示集合A到集合B的映射的是()解析:因为象集为{y|12},故A,B错,又根据映射的定义知C错.答案:D2.已知f:AB是集合A到B的映射,又A=B=R,对应法则f:xy=x2+2x-3,kB且k在A中没有原象,则k的取值范围是()A.(-,-4) B.(-1,3)C.[-4,+) D.(-,-1)(3,+)解析:∵y=x2+2x-3=(x+1)2-4-4,即象集为[-4,+)当k-4时,k就没有原象.答案:A3.已知集合M={(x,y)|x+y=1},映射f:MN,在f作用下(x,y)的象是(2x,2y),则集合N为()A.{(x,y)|x+y=2,x0,y0}B.{(x,y)|xy=1,x0,y0}C.{(x,y)|xy=2,x0,y0}D.{(x,y)|xy=2,x0,y0}解析:2x2y=2x+y=21=2.答案:D4.给出以下对应:(1)集合A={P|P是数轴上的点},集合B=R,对应关系f:数轴上的点与它所代表的实数对应;(2)集合A={P|P是平面直角坐标系中的点},集合B={(x,y)|xR,yR},对应关系f:平面直角坐标系中的点与它的坐标对应;(3)集合A={x|x是三角形},集合B={x|x是圆},对应关系f:每一个三角形都对应它的内切圆;(4)集合A={x|x是新华中学的班级},集合B={x|x是新华中学的学生},对应关系f:每一个班级都对应班里的学生.其中是从集合A到B的映射的是________(填序号).答案:(1)(2)(3)5.已知A=B=R,xA,yB,f:xy=ax+b,若55,且711,则当x20时,x=________.解析:由5a+b=5,7a+b=11a=3,b=-10,即y=3x-10.当y=20时,易得x=10.答案:106.从集合A={1,2,3,4}到B={5,6,7}可建立________个不同的映射.解析:1选象有3种选法,同样的,2,3,4都有3种选象的方法且互不影响.共有3333=81个不同映射.答案:817.已知M={正整数},P={正奇数},映射f:a(aM)b=2a -1,则在映射f下,M中的元素11对应着P中的元素________,P中的元素11对应着M中的元素________.解析:由题知a=11,b=21,即M中的元素11对应着P中的元素21;又b=11,代入b=2a-1,a=6,即P中的元素11对应着M中的元素6.答案:21 68.为确保信息安全,信息需加密传输,发送方由明文密文(加密),接收方由密文明文(解密),已知加密规则为:明文a,b,c,d对应密文a+2b,2b+c,2c+3d,4d.例如,明文1,2,3,4对应密文5,7,18,16.当接收方收到密文14,9,23,28时,则解密得到的明文为________.解析:由题目的条件可以得到a+2b=14,2b+c=9,2c+3d =23,4d=28,a=6,b=4,c=1,d=7.答案:6,4,1,79.某次数学考试中,学号为i(14,且iN)的四位同学的考试成绩f(i){91,93,95,97,99},且满足f(1)f(3)f(4),则这四位同学考试成绩的所有可能情况有________种.解析:若f(1)f(3)f(4),则有5种可能,若f(1)f(2)=f(3)f(4),则有10种可能,故成绩可能状况为5+10=15种.答案:1510.设A={1,2,3,m},B={4,7,n4,n2+3n},f:xy=px +q是从集合A到集合B的一个映射,已知m,nN*,1的象是4,7的原象是2,试求p,m,q,n的值.解析:由题知p+q=4,2p+q=7,p=3,q=1,y=3x+1,33+1=n4,3m+1=n2+3n或33+1=n2+3n,3m+1=n4,∵m,nN*,n4=10,3m+1=n2+3n(舍去)或10=n2+3n,3m+1=n4. m=5,n=2.p=3,q=1,n=2,m=5.能力提升11.函数f(x)的定义域为A,若x1,x2A,且f(x1)=f(x2)时总有x1=x2,则称f(x)为单函数,例如函数f(x)=2x+1(xR)就是单函数.下列命题:①函数f(x)=x2(xR)就是单函数;②若f(x)为单函数,x1,x2A且x1x2,则f(x1)f(x2);③若f:AB为单函数,则对任意bB,它至多有一个原象.其中正确命题是__________(写出所有正确命题序号).答案:②③12.已知集合A为实数集R,集合B={y|y2},xA,yB,对应法则f:xy=x2-2x+2,那么f:AB是A到B的映射吗?如果不是,可以如何变换集合A或B(f不变)使之成为映射.解析:由于x2-2x+2=(x-1)2+11,即在f下,A中的元素变换成集合{y|y1}中的元素,现在已知的集合B={y|y2},所以A中的部分元素x(0,2)在B中无对应元素.所以f:AB不是A到B的映射.xKb 1. Com将B改为{y|y1},A与f不变,则f:AB成为A到B的一个映射.13.由等式x4+a1x3+a2x2+a3x+a4=(x+1)4+b1(x+1)3+b2(x+1)2+b3(x+1)+b4,定义映射f:(a1,a2,a3,a4)(b1,b2,b3,b4),求f(4,3,2,1).解析:为计算方便,在等式x4+4x3+3x2+2x+1=(x+1)4+b1(x+1)3+b2(x+1)2+b3(x+1)+b4中,分别令x=0,-1,-2,1得1=1+b1+b2+b3+b4,-1=b4,-7=1-b1+b2-b3+b4,11=16+8b1+4b2+2b3+b4b1=0,b2=-3,b3=4,b4=-1.f(4,3,2,1)=(0,-3,4,-1).。
2.1.4映射的概念1.已知f: A-B是从集合A到B的映射,下列说法正确的序号是 ________ .O合A中的每一个元素在B小必有唯一元素与之对应◎中可能有元素在A中没有对应元素③中两个不同的元素在B中的对应元素一定不相同④中的某个元素在A中与之对应的元素可能不止一个2.下列从A到B的对应能构成映射的序号是_________ .® = R, B = R+, f: x-|x|.②l = R+, B = R, f:X T对x开平方(或x的平方根).(^L= R+,B= R+, f: Xf@L=Q, 8={偶数}, f:X T2X(注:R十表示正实数).3.若B = {—3,1,7},试找出一个集合A,使得f: x-2x+l是A到B的映射.4.已知A = R, B = R, A到B的映射f: x->3x-5.(1)求与x=2,5,8相对应的B中元素;课堂巩⑵求与B中的元素35,47相对应的A中元素x.1.下列各组中,集合P与M不能建立P到M映射的序号是_______ •®={0}, M = 0 @={1,2,3,4,5}, M= {2,4,6,8,10} ®=Q, M={数轴上的点} @={平面上的点}, M={有序实数对}2.给出下列四个对应,其中能构成映射的个数是___________ .3.已知集合A = N", B = {奇数},映射f: A »B使A中任一元素a与B中元素2a—1相对应,则与B中元素17对应的A中的元素是 ________ .4.已知集合A={a, b}, B = {c, d},则能建立A到B的不同映射个数是______________ .5.在下列对应关系中,是A到B的映射的有_________ 个.(B = N, B=N*, f:X T|X—3|;(gl=N, B = Q, f: x->5x + 2 009;(B={ 1,2,3,4,5,6}, B={-4, —3,0,5,12}, f: x->x(x-4);@L = N, B={ — 1,1}, f: x-(—l)x;⑤L={平面内的圆}, B={平面内的三角形}, f:圆-圆的内接三角形.6.已知集合A={(x, y)||x|<2, x + y<3, x临,y^"}, B={0,l,2}, A到B的对应关系f :(x, y)-x + y,试作出对应图,并判断f是否为从A到B的映射.00&27.已知集合A={,,…,,,1,2, 3,…,2009},在映射f:的作用下得到集合B,求集合B中所有元素之和.1.已知映射f: A-B,其中,集合A={—3, -2, 一1, 1,2,3,4},集合B中的元素都是在f作用下与A屮元素相对应的元素,且对任意的a环,在B中与它对应的元索是同,则集合B 中元素的个数是___________ •2.设集合A={x|0<x<2}, B={y|l<y<2),在下图所示的图形中,能表示集合A到集合B的映射的序号是_________ .3.设集合A与B都是坐标平血上的点集:{(x, y)|xW, yW},映射f: A-B使集合A中的元素(x, y)映射成集合B中的元素(x+y, x_y),则在映射f下,与B中的元素(2,1)相对应的A中的元素是_______________ •4.已知集合A={1,2,3,…,10}, B={1,,,…,}.设x至,y印,试给出一个对应法则f使f: A-B是集合A到集合B的映射f: x-y= _______ .5.已^A={x|0<x<4}, B={y|0<y<2},按下列对应法则f,不能成为集合A到B的映射的序号是__________ .® x-y=x @ x-y = x —2 ③ x-y= ④ x-y = |x —2|6.已知A = R, B={正实数},映射f:X T|X|+1,则A中的元素一2在B屮的对应元素是_________ ,B中的元素8在A中的对应元素是_________ •7.为确保信息安全,信息需加密传输,发送方由明文-密文(加密),接收方由密文-明文(解密).已知加密规则为:明文a, b, c, d对应密文a+2b,2b+c,2c+3d,4d.例如,明文1, 2,3,4对应密文5,7,1&16.当接收方收到密文14,9,23,28时,则解密得到的明文为__________________ ・8.设集合A到B的映射为f】:x-2x+l,集合B到C的映射毎y-y'-l,则集合A到C的映射f的对应法则是什么?集合A中的元素1与C中的什么元素对应?集合C中的元素0与集合A 中的什么元素对应?9.( 易错题)己知集合A={1,2,3,4}, B={5,6,7},在下列A到B的四种对应关系中,是否构成A到B的映射?10.若f: x-3x+l是集合A={1,2,3, k}到集合B={4,7, a4, a2+3a}的一个映射.求自然数a, k 及集合A, B.答案2. 1.4映射的概念课前预习2•③① x->|x|, x用,当x=0时,y=(MB, ••不能构成映射;x= 4时,y = ±= ±2, —对多,不满足唯j性,不能构成映射;® x—・2x,当x=0、1引时,y=0、2年B不能构成映射.酚合映射概念.3.解:由题意,得2x+l = —3,则x=—2;由2x+l = l,得x=0;由2x+l=7, 得x = 3, ••集合A={-2,0,3}.4.解:(1)*.T:x->3x—5, ••当x=2 时,3x—5=1;当x=5 时,3x—5=10;当x = 8 时,3x—5=3x8—5 = 19.・•与2,5,8相对应的元素分别是1,10,19.(2)由3x—5 = 35,得x =:由3x—5=47,得x =.••与B中元素35,47相对应的A中元素分别为,.课堂巩固1. ① 由映射概念,f : A T B 中集合A 、B 必须是非空集合,••①5能建立P 到M 的映 射.2. 2由映射概念(1)(4)可构成映射.3. 9由题意知,f : a->2a- 1, ••曲2&—1 = 17,得a=9..^ B 中元素17相对应的A 中元素是9.4. 4 A 到B 的不同映射共有4个.它们分别是••当x=3(x 创)时,|x —3|=|3—3|=0$N*,・°A 中的元素3在B 中没有对应元素,能构成A 到B 的映射;・・」个圆有无数个内接三角形相对应,・•⑤E 构成A 到B 的映射.6. 解:由题意,得 A={(—1,1), (-1,2), (-1,3), (0,1), (0,2), (1,1)}, B = {0,1,2}.对应图如下:A 屮每一个元素在集合B 中都有唯一的元素与它对应,所以F 是集合A 到集合B 的映 射. 7. 解:由f : X T 可知,对应法则实质是f(x)=.集合 B = {f(), f(),…,f(), f(), f(l), f(2), f(3), f(2 008), f(2 009)}.•・T(x)+f()= + = + = l, /f() + f() +... + f() + f() + f( 1) + f(2) + f(3) +... + f(2 008) + f(2 009) = (f(2 009) + f()) + (f(2 008)+f()) +...+(f() + f(3))+(f(2)+f()) + f(l) = l + l+...+ +f(l) = 2 008+=2 00& 课后检测 1. 4由题意知对应法则为f : 「A 中的一3和3对应B 中的3, —2和2对应B 中的2, —1和1对应B 中的1, A 中的4对应B 中的4,即B = {1,2,3,4},中元素有4 个.2. ⑷⑸ 由题设,将集合A 、B 与图(1)(2)对照知,集合A 中的有些元素在B 中没有 元素与之对应,故不构成映対;图(3),当0<x<2吋,集合A 中的元素与集合B 中的两个 元素相对应,故不构成映射;图(4)、(5)能构成映射.3. (,)依题意,令解得故与B 中元素(2,1)对应的A 中元素为(,).4. 由条件可知,B 中的元索分别是A 中元素平方的倒数,「A 到B 的映射是f : x-y5. 3 由映射的概念,弦(I) (2):A 到B 的映射.■5.②••当x耳0,2)时,例如x=0,l,则y=—2, —1年B,・£ x-・y=x—2不能成为A 到B的映射.6. 3 ±7 ••乂=一2时,|x|+l=|—2|+l=3,「A中元素一2与B中的对应元素为3. 由|x|+l =8,得x = ±7.・°B中的元素8在A中的对应元素为±7.7.6,4,1,7由题意可知解得8.解:由y = (2x+l)2—l=4x2+4x,得集合A到C的映射f的对应法则是f:x->4x2 +4x=4x(x+l); x=l至,在f作用下,有4xlx(i + l)= 8g:,・•集合A中的元素1与C 屮的元素8对应;022,即4x(x+l)=0,解得x=()或x= — l,••集合C中的元素0在集合A中有两个元素0或一1与之对应.9.解:(1)是数集A到数集B的映射.(2)因为A中的元素4在B中无对应元素,故该对应不是A到B的映射.(3)该对应是A到B的一个映射.(4)A中的元素3在B中有两个元素与之对应,故不是A到B的映射.点评:判断一个对应是否是A到B的映射,应考虑两个方面:(1)集合A中的每一个元素是否在集合B中都有对应元素;(2)集合A中的元素在集合B中是否只有一个对应元素.它们成立与否是判断映射的标准与依据.10.解:由题意,A中的1与B中的元素4对应,A中2与B中7对应,••可判断A 屮的元素3要与B屮的『或a2+3a相对应.若与J对应,则a4=3x3+l = 10,且・9不存在;若与a2+3a相对应,则a2+3a=10,解得a=—5年N舍去,a=2.此时集合B = {4,7,16,10},又集合A中的元素k只能与B中的a4=16相对应,・・3k+l = 16, k=5.・°A= {1,2,3,5}, B={4,7,10,16}.。
2.1.4 映射的概念5分钟训练(预习类训练,可用于课前)1.下图中,图(1)、图(2)、图(3)用箭头所标明的A 中元素与B 中元素的对应法则是不是映射?是不是函数关系?解:图(1)中,集合A 中任一个数,通过“开平方”运算,在B 中有两个数与之对应,这种对应法则不符合上述的映射定义,所以这种对应关系不是映射,当然也不是函数关系;图(2)中,元素6在B 中没有象,所以这种对应关系不是映射,当然也不是函数关系;图(3)中,对A 中任一个数,通过“2倍”的运算,在B 中有且只有一个数与之对应,所以这种对应法则是数集到数集的映射,并且是一一映射,这两个数集之间的关系是集合A 上的函数关系.图(4)中的平方运算法则,同样是映射,因为对A 中每一个数,通过平方运算,在B 中都有唯一的一个数与之对应,但不是一一映射,这两个数集之间的关系是集合A 上的函数关系.2.下面说法正确的是( )A.对于任意两个集合A 与B ,都可以建立一个从集合A 到集合B 的映射B.对于两个无限集合A 与B ,一定不能建立一个从集合A 到集合B 的映射C.如果集合A 中只有一个元素,B 为任一非空集合,那么从集合A 到集合B 只能建立一个映射D.如果集合B 中只有一个元素,A 为任一非空集合,则从集合A 到集合B 只能建立一个映射思路解析:理解映射的定义可选出正确答案.答案:D3.设A={x|x 是锐角},B=(0,1),从A 到B 的映射是“求正弦”,与A 中元素60°相对应的B 中的元素是_____________,与B 中元素22相对应的A 中的元素是____________. 思路解析:sin60°=23,22=sin45°. 答案: 23 45° 10分钟训练(强化类训练,可用于课中)1.在下列5个对应中:①f :N→N *,x→|x -3|;②f :N→Q ,x→2x ;③f :{1,2,3,4,5,6}→{-4,-3,0,5,12},x→x (x-4);④f :N→{-1,1},x→(-1)x ;⑤f :{平面M 内的圆}→{平面M 内的三角形},圆→圆内接三角形.其中是映射的有( )A.2个B.3个C.4个D.5个思路解析:根据映射的定义易知:①不是映射(因为3在N *中无象),⑤也不是映射(因为圆内接三角形不唯一),其余均是映射.答案:B2.确定函数y=x2+1的映射是( )A.R到R的映射B.{x|x>0}到{x|x>0}的映射C. R到{x|x>0}的映射D. R到[1,+∞]的映射思路解析:自变量x是任意实数,而y≥1,故函数是R到[1,+∞]上的一个映射.答案:D3.设集合A和B都是自然数集合N,映射f:A→B把集合A中的元素n映射到集合B中的元素2n+n,则在映射f下,集合A中的元素20对应集合B中的元素是( )A.2B.3C.4D.5思路解析:本题主要考查映射的概念,同时考查了运算能力.因为2n+n=20,用n=2,3或4,5逐个代入,排除A、B、D,∴选C.答案:C4.集合M={a,b,c},N={-1,0,1},映射f:M→N满足f(a)+f(b)+f(c)=0,那么映射f:M→N的个数是( )A.3B.4C.5D.7思路解析:∵f(a)∈N,f(b)∈N,f(c)∈N且f(a)+f(b)+f(c)=0,∴有0+0+0=0+1+(-1)=0.当f(a)=f(b)=f(c)=0时,只有一个映射;当f(a)、f(b)、f(c)中恰有一个为0,而另两个分别为1,-1时,有C13·A22=6个映射.因此所求映射的个数为1+6=7.答案:D5.设集合A={a1,a2,a3},B={b1,b2}.(1)从A到B的映射有多少个?(2)从B到A的映射有多少个?思路解析:根据“什么叫映射”来做一个映射:先算每一元素的象有几种可能,然后就能算出共能做出多少个不同的映射.解:(1)作a1的象有b1或b22种方法,同样作a2、a3的象也各有2种方法,所以从A到B 的映射,共有2×2×2=8个.(2)从B到A的映射共有3×3=9个.快乐时光偶像与起床小明总是睡懒觉,有一天,小明妈妈批评他说:“你看隔壁小华每天天还没亮就起床了,你就不能早起一点?”小明理直气壮地回答:“妈妈!我跟他不一样,人家小华崇拜的偶像是黎明!我的偶像是作家卧龙生”.30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)1.已知四个从集合A到集合B的对应(如下图),那么集合A到集合B的映射是( )A.④B.①④C.②④D.③④思路解析:映射是一种特殊的对应,特殊性表现在哪里?在②中,A 中的元素a 2与B 中的两个元素b 2、b 3对应(“象不唯一”);在③中,A 中的元素a 2在B 中没有元素与它对应(“没有象”),故②和③都不是集合A 到集合B 的映射.根据映射的定义,①和④是集合A 到集合B 的映射.选B.答案:B2.设集合A={x|0≤x≤2},B={y|1≤y≤2},在下图所示的图形中,能表示从集合A 到集合B 的映射的是()思路解析:依照映射强调的两个方面来判断.由题设给定集合A={x|0≤x≤2},B={y|1≤y≤2},对照选择图A 、B ,集合A 到集合B 不一定都有象,故否定A 、B ;图C 中,当0≤x≤2时,集合A 到集合B 的象不唯一,故否定C.答案:D3.设集合A 和B 都是坐标平面上的点集{(x,y)|x ∈R ,y ∈R },映射f:A→B 使集合A 中的元素(x,y)映射成集合B 中的元素(x+y,x-y),则在映射f 下,A 中元素(2,1)对应的B 中元素是( )A.(3,1)B.(23, 21)C.( 23,- 21) D.(1,3) 思路解析:依题意,令⎩⎨⎧=-=+,1,2y x y x 解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==.21,23y x 答案:B4.下面三个对应(Z 为整数集):①Z 中的元素x 与2x 对应;②Z 中的元素x 与x 对应;③Z 中的元素x 与x 2-1对应.其中Z 到Z 的映射有( )A.0个B.1个C.2个D.3个思路解析:①③是Z 到Z 的映射.答案:C5.下列哪一个对应是一个集合P 到集合S 的映射( )A.P={有理数},S={数轴上的点},对应法则f:有理数→数轴上的点B.P={数轴上的点},S={有理数},对应法则f:数轴上的点→有理数C.x ∈P=R ,y ∈S={x|x>0},对应法则f:x→y=|x|D.x ∈P={x|x≤0},y ∈S={x|x>0},对应法则f:x→y=x 2思路解析:B 中集合P 中的元素有的没有原象,如2没有象与之对应;C 、D 中集合P 的元素0在集合S 中没有原象与之对应.故选A.答案:A6.为确保信息安全,信息需加密传输,发送方由明方密文(加密),接收方由密文明文(解密),已知加密规则为:明文a,b,c,d 对应密文a+2b,2b+c,2c+3d,4d.例如,明文1,2,3,4对应密文5,7,18,16,当接收方收到密文14,9,23,28时,则解密得到的明文为( )A.4,6,1,7B.7,6,1,4C.6,4,1,7D.1,6,4,7思路解析:由题意,可知⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==+=+=+,284,2332,92,142d d c c b b a 解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====.7,1,4,6d c b a 答案:C7.设A 到B 的映射f 1:x→2x+1,B 到C 的映射f 2:y→y 2-1,则A 到C 的映射f 3是__________. 思路解析:依题意可知y=2x+1,∴y 2-1=(2x+1)2-1=4x 2+4x.∴A 到C 的映射是f 3:x→4x 2+4x.答案:f 3:x→4x 2+4x8.已知集合A={1,2,3,…,10},B={1,41,91,…,1001},设x ∈A,y ∈B ,试给出一个对应法则f 使f:A→B 是从集合A 到集合B 的映射f:x→y=_______________.思路解析:由条件可知B 中的元素分别是A 中元素平方的倒数,所以从A 到B 的映射是f:x→y=21x. 答案: 21x 9.设集合A={a,b,c},B={0,1},试问:从集合A 到集合B 的映射共有几个?并将它们分别表示出来.解:设f 为集合A 到集合B 的映射,则从A 到B 的映射共有8种,分别为:(1)⎪⎩⎪⎨⎧===.0)(,0)(,0)(c f b f a f (2)⎪⎩⎪⎨⎧===.1)(,0)(,0)(c f b f a f(3)⎪⎩⎪⎨⎧===.0)(,1)(,0)(c f b f a f (4)⎪⎩⎪⎨⎧===.0)(,0)(,1)(c f b f a f(5)⎪⎩⎪⎨⎧===.0)(,1)(,1)(c f b f a f (6)⎪⎩⎪⎨⎧===.1)(,0)(,1)(c f b f a f(7)⎪⎩⎪⎨⎧===.1)(,1)(,0)(c f b f a f (8)⎪⎩⎪⎨⎧===.1)(,1)(,1)(c f b f a f。
关系与映射典型例题解析
例1 设集合A = {1, 2, 3, 4}上的二元关系R = {(1, 1), (1, 2), (2,
4), (3, 1), (3, 3)},S = {(1, 3), (2, 2), (3, 2), (4, 4)},用定义求11112,,,,,----R S S R R S R R S .
[思路] 求复合关系R S ,就是要分别将R 中有序对(a , b )的第2个元素b 与S 中的每个有序对(c , d )的第1个元素进行比较,若它们相同(即b =c ),则可组成R S 中的1个元素(a , d ),否则不能. 幂关系的求法与复合关系类似.
求关系R 的逆关系,只要把R 中的每个有序对的两个元素交换位置,就能得到1-R 中的所有有序对.
解 R S = {(1, 1), (1, 2), (2, 4), (3, 1), (3, 3)} {(1, 3), (2, 2), (3,
2), (4, 4)}
= {(1, 3), (1, 2), (2, 4), (3, 3), (3, 2)}
S R ={(1, 3), (2, 2), (3, 2), (4, 4)} {(1, 1), (1, 2), (2, 4), (3, 1), (3, 3)}
={(1, 1), (1, 3), (2, 4), (3, 4)}
2R =R R = {(1, 1), (1, 2), (2, 4), (3, 1), (3, 3)} {(1, 1), (1, 2), (2, 4), (3, 1), (3, 3)}
={(1, 1), (1, 2), (1, 4), (3, 1), (3, 2), (3, 3)}
1-R ={(1, 1), (1, 2), (2, 4), (3, 1), (3, 3)}1-
={(1, 1), (1, 3), (2, 1), (3, 3), (4, 2)}
1-S ={(1, 3), (2, 2), (3, 2), (4, 4)}1-
= {(2, 2), (2, 3), (3, 1), (4, 4)}
1-S 1-R ={(1, 1), (1, 3), (2, 1), (3, 3), (4, 2)} {(2, 2), (2, 3), (3,
1), (4, 4)}
={(1, 1), (3, 1), (4, 2), (4, 3)}
注:由例1可知,关系的复合运算不满足交换率,即R S ≠S R .
例2 对于以下给定的集合A 、B 和关系f ,判断是否构成映射f :B A →. 如果是,试说明f :B A →是否为单射、满射或双射的.
(1)A ={1, 2, 3, 4, 5},B ={6, 7, 8, 9, 10},f ={(1, 8), (3, 9), (4, 10), (2, 6), (5, 9)};
(2)A ={1, 2, 3, 4, 5},B ={6, 7, 8, 9, 10},f ={(1, 7), (2, 6), (4, 5), (1, 9), (5, 10)};
(3)A ={1, 2, 3, 4, 5},B ={6, 7, 8, 9, 10},f ={(1, 8), (3, 10), (2, 6), (4, 9)}
(4)A =B =R ,f (x ) = x 3,(∈∀x R );
(5)A =B =R ,1
1)(2+=x x f ,(∈∀x R ); [思路] 首先按照1.2节的定义2.5,判断A 、B 和f 是否构成映射,即判断f 是否具有单值性以及Dom(f )是否等于A . 然后再按照定义2.6,说明f :B A →具有的性质.
解 (1)因为Dom(f ) = A ,且对任意A i ∈(i =1, 2, 3, 4, 5),都有唯一的B j ∈,使(i , j )f ∈. 所以A 、B 和f 能构成函数f :B A →. 因为存在3, 5∈A ,且3≠5,但映射f (3)= f (5) = 9,所以f :B A →不是单射的;
又因为集合B 中的元素7不属于f 的值域,即f (A )≠B ,所以f :B A →不是满射的.
(2)因为对1∈A ,存在7, 9∈B ,有f (1)= 7,f (1)= 9,即f 不满足映射定义的单值性条件. 所以A 、B 和f 不能构成映射f :B A →.
(3)因为Dom f ={1, 2, 3, 4}≠A ,所以A 、B
和f 不能构成映射f :B A →.
(4)因为对∈∀x R ,都有唯一的∈3x R ,使
(x , 3x )f ∈. 所以A 、B 和f 能构成映射f :B A →.
由图1-12可知,f :B A →,f (x )= x 3是双射的.
(5)因为对∈∀x R ,都有唯一的∈+1
12x R , 使f x x ∈+)11,(2. 所以A 、B 和f 能构成映射
f :B A →.
图1-12
因为该映射在x≠0处,f (-x)= f (x),且
f (R) ≠R,所以映射f:B
A→不是单射的,也不是满射的.
例3证明:若f:X→Y,A,B⊂Y,则1-f(A- B) =1-f(A)-1-f(B) 证明 ∀x∈1-f(A- B),∃y∈(A- B),即y∈A但y∈B,使得y = f (x),
从而有x∈1-f(A)但x∈1-f(B),故x∈(1-f(A)-1-f(B)).
∴1-f(A-B)⊂1-f(A) -1-f(B).
又 ∀x∈(1-f(A)-1-f(B)),由于x∈1-f(A)但x∈1-f(B),从而f (x)∈A 但f (x)∈B,即f (x)∈(A-B),故x∈1-f(A- B).
∴1-f(A) -1-f(B)⊂1-f(A-B).
因此,1-f(A- B) =1-f(A)-1-f(B).
例4 设有映射f:A→A. 若∈a∈A, f(a)=a, 则称映射f是恒等映射,表示为
I. 设有两个映射f:A→B, g:B→A. 若g f =A I, 则f
A
是单射,g是满射.
证明(1) 证明映射f是单射.
对任意的b∈B,如果存在a1,a2∈A,使f (a1) = b,f (a2) = b,即f (a1) = b = f (a2).
因为a1=
I(a1)=(g f )(a1)= g(f (a1)) = g(f (a2)) =(g f )(a2) =A I(a2)=
A
a2 .
所以f是单射的.
(2) 证明映射g是满射.
因为(g f )(A)=
I(A)= A,所以g f是满射的.
A
又对任意的c∈A,由g f是满射的可知,存在a∈A,使(g f )(a) = c.
那么存在b∈B,使f (a) = b,g(b) = c.
所以存在b∈B,使g(b) = c,即g是满射的.
例5 设函数f:A→B,g:B→C,且g f:A→C,证明:若f和g都是单射的,则g f 也是单射的.
证明因为对任意的a1,a2∈A,如果a1≠a2,那么由f是单射
的可知,f (a 1)≠ f (a 2). 而由g 是单射的可知,g (f (a 1))≠g ( f (a 2)). 所以,由a 1≠a 2可得 (g f ) (a 1)≠( g f ) (a 2) ,即g f 是单射的. 例6 设f :R →R ,⎩⎨⎧<-≥=323,)(2a a a a f ,;g :R →R ,2)(+=a a g . 求g f ,f g . 如果f 和g 存在逆映射,求它们的逆映射. 解:(1)求g f 和f g
(g f )(a )= g (f (a ))⎩⎨⎧<-≥=3,23,2a a a +2 =⎩⎨⎧<-≥+3,
23,22a a a ; (f g )(a )= f (g (a )) = f (a +2) =⎩⎨⎧<≥+1,
01,)2(2a a a (2)求逆映射. 因为映射f :R →R ,⎩⎨⎧<-≥=3,23,)(2a a a a f 不是满射的. 所以f :R →R
不是双射,由1.2节注2.1可知,f 不存在逆映射. 又因为g :R →R ,g (a ) = a +2即是满射的,又是单射的. 所以g :R →R 是双射,因此g 存在逆映射,其逆映射为1-g :R →R ,2)(1-=-a a g .。