223映射教学文档
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------第二讲映射及映射法第二讲映射及映射法知识、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(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,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,规定,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 f1. 显然有(f如果 f 是 A 与 B 之间的一一对应,则 f是 f. 事实上, f同,所以 b1和 b2在 f1)1= f,即 1是 B 与 A 之间的一一对应,并且 f11 / 9的逆映射1是 B 到 A 的映射,对于 B 中的不同元素 b1和 b2,由于它们在 f下的原象不1下的像不同,所以 f1是 1-1 的. 任给设,则这说明 A 中每个元素 a 在 f1都有原象.因此, f1是映射上的. 这样即得 f1是 B 到 A 上的 1-1 映射,即 f1是 B 与 A 之间一一对应.从而 f1有逆映射由于任给设,其中 b 是 a 在 f1下的原象,即f1(b)=a,所以, f(a)=b,从而得),()(,这即是 f1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:设集合集合Z映射 f:FZ.使得 vuyxvxyuyxvucdabdcbafff,,,,66),,,( ,39),,,(.已知),,,(求的值. 【思路分析】应从入手,列方程组来解之. 【略解】由 f的定义和已知数据,得将两式相加,相减并分别分解因式,得显然,在的条件下,可见但即对应可知. 5)( ,同理,由. 9)( ,uvy又有知对应地,于是有以下两---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------3 / 9 种可能:(Ⅰ )(Ⅱ )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, 估计取值范围的讨论十分重要的可能值是关键, 其中, 对它们的例 2:已知集合和集合求一个 A 与 B 的一一对应 f , 并写出其逆映射. 图Ⅰ -1-2-1 【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 :令在这个映射下, 极径没有改变, 辐角之间是一次函数, 因而和之间是一一对应, 其中所以, 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).(Mm求 X 的所有非空子集的特征的平均数. 【略解】设令于是是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 A1, A2,, An(其中 n=2100-1),则特征的平均数为由于 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,故从而特征平均数为如果 A, B 都是有限集合,它们的元素个数分别记为说,如果 f是单射,则有card果 f是双射,则有)(Acard).(),(BcardcardA对于映射(ABAf来)()(Bcard).这在计算集合 A 的元素的个数时,有着重要的应用.即;如果 f 是满射,则有;如当)(Acard比较难求时,我们就找另一个集合 B,建立一一对应,把 B 的个数数清,就有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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 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},jiB 把小平行四边形的四条边延长且交边于四点的过程定义为一个映射: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,那么交于的四点亦不全同.所以,四点组),,, (lkji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 ,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例 5:在一个 66 的棋盘上,已经摆好了一些 12 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5 / 9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 56 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,另一方面全部的骨牌数为11,即所以必有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使得2) 1 ,对一切成立,格,即---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------7 / 9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 56 个方格中的空格集合,Y 为上面 56 个方格中的骨牌集合, 作映射, 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 , 对一切成立. 【解法 1】 存在, 首先有一条链. 123581321 ① 链上每一个数 n 的后继是)(nf , f 满足 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 mn , 由①递增易知有 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 mn , ③成立(从而)()), 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 这链中其余的数由②逐一确定. 对于 mn , 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,设对于 m,③成立,则由②易知即对新链上一切 m,③成立. 若 n 属于新链,在 n=k+1 时,设对于 n,③成立,在 mn 时, m 不为原有链的链首。
映射的教案(高中加强版)一、映射的概念与性质1.1 映射的定义引入映射的概念,让学生理解映射是一种数学关系,将一个集合(定义域)中的每个元素对应到另一个集合(值域)中的元素。
通过图形、实例等方式展示映射的特点,强调映射的单射性(每个定义域元素唯一对应值域元素)和满射性(值域中每个元素都有定义域元素与之对应)。
1.2 映射的表示方法介绍常用的映射表示方法,如函数图、表格和函数表达式。
让学生通过实例理解不同表示方法的使用场景和特点。
1.3 映射的性质探讨映射的性质,包括传递性、对称性和一致性等。
通过实例和练习题让学生掌握映射性质的应用。
二、函数与映射的关系2.1 函数的概念引入函数的概念,让学生理解函数是一种特殊的映射,具有映射的性质,并且具有输入输出关系。
通过图形、实例等方式展示函数的特点,强调函数的单调性、连续性和可积性等概念。
2.2 函数与映射的关系解释函数是映射的一种特殊情况,即映射中的值域与函数的定义域相等。
通过实例和练习题让学生理解函数与映射的联系和区别。
2.3 函数的表示方法介绍常用的函数表示方法,如函数图、表格和函数表达式。
让学生通过实例理解不同表示方法的使用场景和特点。
三、线性映射与矩阵3.1 线性映射的概念引入线性映射的概念,让学生理解线性映射是一种特殊的映射,具有线性空间的特点。
通过图形、实例等方式展示线性映射的特点,强调线性映射的齐次性和线性性等概念。
3.2 矩阵与线性映射的关系解释矩阵是一种表示线性映射的工具,通过矩阵可以表示线性映射的运算和性质。
通过实例和练习题让学生理解矩阵与线性映射的联系和作用。
3.3 矩阵的运算介绍矩阵的基本运算,包括加法、减法、乘法和转置等。
让学生通过实例掌握矩阵运算的规则和性质。
四、逆映射与同态映射4.1 逆映射的概念引入逆映射的概念,让学生理解逆映射是原映射的逆运算,可以将原映射的输出映射回输入。
通过实例和练习题让学生掌握逆映射的性质和应用。
4.2 同态映射的概念引入同态映射的概念,让学生理解同态映射是一种特殊的映射,具有保持结构不变的特点。