《实变函数》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 集合及其基数（1.2）集合的基数

实变函数 第一章集合及其基数 第二节集合的基数

第二节 集合的基数 第一章 集合及其基数

1映射的定义 定义1:设X,Y是两个非空集合,若依照对应法则f, 对X中的每个x,均存在Y中唯一的y与之对应,则称 这个对应法则f是从Ⅹ到Y的一个映射, 记作fⅩ→Y 或:设XY是两个非空集合,是XXY的子集,且 对任意x∈X,存在唯一的y∈Y使(xy)∈f,则f是从 X到Y的一个映射 注:集合,元素,映射是一相对概念 略:像,原像,像集,原像集,映射的复合,单射,满射, 映射(双射)

定义1：设X,Y是两个非空集合，若依照对应法则 f， 对X中的每个x，均存在Y中唯一的y与之对应，则称 这个对应法则 f 是从 X 到 Y 的一个映射， 记作 f: X→Y 或：设X,Y是两个非空集合，f是X×Y的子集，且 对任意x∈X，存在唯一的y ∈Y使(x,y) ∈ f，则f 是从 X 到 Y的一个映射 注：集合，元素，映射是一相对概念 略：像，原像，像集，原像集，映射的复合，单射，满射， 一一映射（双射） １ 映射的定义 [ ]

1、定积分运算为从ab上的可积函数集 到实数集的映射(函数泛函算子,变换) 2、实数的加法运算+:R×R→R(群环域) 3、集合的特征函数:X→0 (集合A与特征函数互相决定) 称x(x)=0xA为集A的特征函数, 注:模糊集: f:X→[0 参见:《模糊集合、语言变量及模糊逻辑》,L.A. Zadeh

例 注：模糊集： 参见：《模糊集合、语言变量及模糊逻辑》，L.A.Zadeh f : X →[0,1] 2、 实数的加法运算+: R×R→R (群,环,域)  b a 1、 定积分运算 为从[a,b]上的可积函数集 到实数集的映射 (函数,泛函,算子, 变换)  x A A x A x  =  1 0  ( ) : X →{0,1}  A 3、 集合的特征函数 （集合A与特征函数互相决定） 称 为集A的特征函数

2集合运算关于映射的性质(像集) 定理1:设f:X→Y,A,B,A(a∈T)是X的子集, 称{(x):x∈A为的像集,记作(4)则有 1)A∈B→f(4)cf(B) 2/(4UB)=f(4)Uf(B)一般地有:f(∪4)=∪(4 a∈I a∈r 3)(4∩B)cf(4)∩f(B),一般地有:f(∩4)∈∩f(4) C∈I a∈I 证明的过程略 f(A∩B)=f(4)nf(B)般不成立如常值映射, 等号成立当且仅当为单射

1 : , , , ( ) { ( ) : } ( ), 1) ( ) ( ); 2) ( ) ( ) ( ), ( ) ( ); 3) ( ) ( ) ( ), ( ) ( ); f X Y A B A X f x x A A f A A B f A f B f A B f A f B f A f A f A B f A f B f A f A               →      = =   定理 ：设 是 的子集， 称 为 的像集，记作 则有： 一般地有： 一般地有： 证明的过程略 等号成立当且仅当 为单射 一般不成立 如常值映射， f f (A B) = f (A) f (B) , 2 集合运算关于映射的性质（像集）

集合运算关于映射的性质(原像集) 定理2:设:X→Y,AcX,C,D,Ca(a∈是Y的子集,称x:f(x)∈C} 为C的原像集,记作∫(CX/不一定有逆映射,则有: )CcD→f(C)cf(D 2/(CUD)=/(C儿U/(D)一般地有:f(C)=∪f(C) 3/(C∩D)=f(C)nf(D)-般地有:厂(∩G)=∩f(Cn a∈r 4)f(C\D)=f(C)\f(D) 5)f(C)=[f(C); 注:6),7)一般不能使等号 6)A∈fLf(4 成立,6)等号成立当且仅 f为单射,7)等号成立当且仅 7fLf (C)cC, 当f为满射 正明的过程略

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 : , , , , ( ) { : ( ) } ( )( ) 1) ( ) ( ); 2) ( ) ( ) ( ), ( ) ( ); 3) ( ) ( ) ( ), ( ) ( ); f X Y A X C D C Y x f x C C f C f C D f C f D f C D f C f D f C f C f C D f C f D f C f C           − − − − − − − −   − − − − −   →       = = = = 定理 ：设 是 的子集，称 为 的原像集，记作 不一定有逆映射 ，则有： 一般地有： 一般地有： 集合运算关于映射的性质（原像集） 注：6），7）一般不能使等号 成立，6）等号成立当且仅当 f为单射， 7）等号成立当且仅 当f为满射 证明的过程略 7) [ ( )] ; 6) [ ( )]; 5) ( ) [ ( )] ; 4) ( \ ) ( ) \ ( ); 1 1 1 1 1 1 1 f f C C A f f A f C f C f C D f C f D c c   = = − − − − − − −

3对等与势 1)设AB是两非空集合,若存在着A到B的 映射(既单又满),则称A与B对等 记作LAB 注:称与A对等的集合为与A有相同的 约定~Φ 势(基数),记作 势是对有限集元素个数概念的推广 2)性质 反性:A~A )对称性:A~B→B~A 3)传递性:A~B,B~C→A~C;

3) ~ , ~ ~ ; 2) ~ ~ ; 1) ~ ; 2) A B B C A C A B B A A A   传递性： 对称性： 自反性： 性质 3 对等与势 1）设A,B是两非空集合，若存在着A到B的 一一映射（既单又满），则称A与B对等, 注：称与A对等的集合为与A有相同的 势（基数），记作 势是对有限集元素个数概念的推广 A A ~ B  ~  记作 约定

例pN~N 奇数N 偶数~2 ,-5-4,-3-2-1,0,1,2,3,4,5 1,23,4,5.6,7,8,9,10… n 1357911.13.15 2n-1 2.4.6.8.10.1214.16. 01,-122-2,3,-3,4,-4y

1)N ~ N奇数 ~ N偶数 ~ Z 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,... 1,3,5,7,9,11,13,15,... 2,4,6,8,10,12,14,16... n 2n-1 2n 0,1, -1, 2, -2, 3, -3, 4 , -4,... …,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,... 例

例12)(-1)~(-∞,+∞)f:x→(g(2x) 3){掉一个点的圆周~(-∞+∞ SIOC 只x Galileo在17世纪最 先考虑自然数与自 然数平方的多少 1870 Cantor开始系 统考虑 有限集与无限集的本质区别: 无限集可与其某个真子集合有相同多的元素个数(对等) 且一定能做到,而有限集则不可能

2)(−1,1) ~ (−,+) ) 2 f : x tg( x  → 3){去掉一个点的圆周}~ (−,+) 有限集与无限集的本质区别： 无限集可与其某个真子集合有相同多的元素个数（对等） 且一定能做到，而有限集则不可能。 例 Galileo在17世纪最 先考虑自然数与自 然数平方的多少, 1870Cantor开始系 统考虑

基数的大小比较 1)若A~B,则称A=B 2)若A~B1cB,则称A≤B 相当于:到B有一个单射,也相当于B到一个满射 3)若A≤B,且A≠B,则称A<B 注:不能用A与B的一个真子集对等描述 如-1)~(-1,1)c(∞,+∞)

1)若A ~ B,则称A = B； 基数的大小比较 如：( 1,1) ~ ( 1,1) ( , ) − −  − + 1 2) ~ , A B B A B A B B A 若   则称 ； 相当于： 到 有一个单射，也相当于 到 有一个满射 3) , A B A B A B A B 若    且 ，则称 注：不能用 与 的一个真子集对等描述

4 Bernstein定理 设A,B是两个集,若有A的子集A,使B~A, 及B的子集B,使A~B,则A~B 即:若A≤B,B≤A则A=B) 注:要证A=B,需要在A与B间找一个既单又满的映射; 而要证A≤B,只需找一个单射即可:从而我们把找既单 又满的映射转化找两个单射。 例:由(1c团(一+2)~(1可知(=1)~团 试问如何构造两者间的既单又满的映射

~ , ~ . , ~ , * * * * B B A B A B A B A A B A 及 的子集 ，使 则 设 是两个集，若有 的子集 ，使 即：若A  B,B  A,则A = B.) 4 Bernstein定理 又满的映射转化找两个单射。 而要证 ，只需找一个单射即可；从而我们把找既单 注：要证 ，需要在 与 间找一个既单又满的映射； A B A B A B  = 例：由 可知 ， 试问如何构造两者间的既单又满的映射。 (−1,1)  [−1,1]  (−,+) ~ (−1,1) (−1,1) ~ [−1,1]