Skriptum zur Vorlesung Mengenlehre
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4.3. FUNKTIONEN 274.3 FunktionenFunktionen identifizieren wir mit ihrem Graphen, d. h. eine Funktion ist eineRelation, die jedem Element ihres Vorbereiches (hier Definitionsbereich genannt)genau ein Element ihres Nachbereiches (hier Wertebereich genannt) zuordnet:Fkt(F) :↔ Rel(F) ∧ ∀x,y,z((x,y) ∈ F ∧ (x,z) ∈ F → y = z).In diesem Fall gibt es also zu jedem a ∈ D(F) genau ein b ∈ W(F), so daß (a,b) ∈F. Dieses b nennen wir wie üblich den Funktionswert von F an der Stelle a undbezeichnen ihn mit F(a):{b, falls Fkt(F) ∧ a ∈ D(F) ∧ (a,b) ∈ FF(a) =/0, sonst.Damit können wir auch die Klasse der F(x) mit einer Eigenschaft ϕ(x) bilden:und insbesondereF[A] := {F(x) | x ∈ A}F ↾ A := {(x,F(x)) | x ∈ A}{F(x) | ϕ(x)} := {y | ∃x(ϕ(x) ∧ y = F(x))}Bild von A unter FEinschränkung von F auf A (als Def.bereich).Oft findet man für Funktionen auch die folgende Bezeichnung unter Angabeihres Definitionsbereiches A und ihres Bildbereiches B:F : A −→ B :↔ Fkt(F) ∧ D(F) = A ∧W(F) ⊆ Bund definiert häufig die Funktion durch Angabe ihres Wertes F(a) für a ∈ A:F : A −→ Ba ↦→ F(a).Es ist dann F = {(a,F(a)) | a ∈ A}, wobei man dann auch oft F = (F a ) a∈A schreibtund von einer Familie spricht, insbesondere wenn der Definitionsbereich eine geordneteMenge (Indexmenge) ist.Ist F : A −→ B, also F eine Abbildung von A nach B, so ist der BildbereichB durch F nicht eindeutig bestimmt; er braucht nämlich den Wertebereich W(F)nur zu enthalten. Ist jedoch Bildbereich = Wertebereich, so heißt F surjektiv oderauf B:F : A ↠ B :↔ F : A −→ B ∧W(F) = B
4.3. FUNKTIONEN 28In diesem Fall gibt es also zu jedem b ∈ B mindestens ein a ∈ A mit F(a) = b.Die Angabe des Bildbereiches B ist in diesem Fall wichtig, da jede Funktion eineAbbildung auf ihren Wertebereich ist!Eine Funktion F : A −→ B heißt injektiv oder eineindeutig:F : A ↣ B :↔ ∀x,y ∈ A (F(x) = F(y) → x = y).In diesem Fall gibt es also zu jedem b ∈ W(F) genau ein a ∈ A mit F(a) = b, welchesmit a = F −1 (b) bezeichnet wird. Für eine injektive F Funktion ist nämlichdie inverse Relation F −1 eine Funktion, und zwarF −1 : W(F) −→ A für injektives F : A −→ B.Eine Funktion F : A −→ B heißt bijektiv gdw F injektiv und surjektiv ist:F : A ←→ B :↔ F : A ↣ B ∧ F : A ↠ B.Für eine bijektive Funktion F : A ←→ B ist dann die inverse Funktion (oder Umkehrfunktion)eine AbbildungF −1 : B ←→ AmitF −1 (F(a)) = a, F(F −1 (b)) = b für alle a ∈ A,b ∈ B.
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4.3. FUNKTIONEN 28In diesem Fall gibt es also zu jedem b ∈ B mindestens ein a ∈ A mit F(a) = b.Die Angabe des Bildbereiches B ist in diesem Fall wichtig, da jede Funktion eineAbbildung auf ihren Wertebereich ist!Eine Funktion F : A −→ B heißt injektiv oder eineindeutig:F : A ↣ B :↔ ∀x,y ∈ A (F(x) = F(y) → x = y).In diesem Fall gibt es also zu jedem b ∈ W(F) genau ein a ∈ A mit F(a) = b, welchesmit a = F −1 (b) bezeichnet wird. Für eine injektive F Funktion ist nämlichdie inverse Relation F −1 eine Funktion, und zwarF −1 : W(F) −→ A für injektives F : A −→ B.Eine Funktion F : A −→ B heißt bijektiv gdw F injektiv und surjektiv ist:F : A ←→ B :↔ F : A ↣ B ∧ F : A ↠ B.Für eine bijektive Funktion F : A ←→ B ist dann die inverse Funktion (oder Umkehrfunktion)eine AbbildungF −1 : B ←→ AmitF −1 (F(a)) = a, F(F −1 (b)) = b für alle a ∈ A,b ∈ B.