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滿射

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滿射蓋射(英語:surjection、onto),或稱滿射函數映成函數,一個函數為滿射,則對於任意的對應域 中的元素 ,在函數的定義域 中存在一點 使得 。換句話說,是滿射時,它的值域與對應域相等,或者,等價地,如果每一個對應域中的元素 原像 不等於空集合。

例子和反例

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函數,定義為,不是一個滿射,因為,(舉例)不存在一個實數滿足

但是,如果把的對應域限制到只有非負實數,則函數為滿射。這是因為,給定一個任意的非負實數,我們能對求解,得到



對射(單射與滿射)


單射(one to one)但非滿射


滿射(onto)但非單射


非滿射非單射

性質

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根據定義,函數為對射若且唯若它既是滿射也是單射

若將定義在上的函數,視為其圖像,即集合論經常如此行),則滿射與否,不僅是的性質,而是映射(需要聲明對應域)的性質。[1]單射與否可以單憑圖像判斷,但滿射則不同,不能單憑圖像判斷,因為要知道對應域。

右可逆函數

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函數稱為函數右逆,意思是的所有元素成立。簡而言之,的效果,可以復原。用文字表示,的右逆,意思是先做後做複合,等於上的恆等函數,即不造成任何變化。此處不要求的真正反函數,因為另一次序的複合,不必是的恆等函數。換言之,可以「復原」或「抵消」,但不必被復原或抵消。

若函數有右逆,則必為滿射。但反之,「每個滿射皆有右逆」此一命題,等價於選擇公理,故在某些集合論中(例如假設決定公理為真的集合論系統),不必為真。

為滿射,子集,則,即從預象,可以找回

右可消去

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函數是滿射,若且唯若其為右可消去英語right-cancellative[2]給定任何兩個有公共定義域和對應域的函數,若,則有。此性質的敍述用到函數和複合,可以對應推廣成範疇態射和複合。右可消的態射稱為滿態射英語epimorphism滿同態。滿射與滿態射的關係在於,滿射就是集合範疇中的滿態射。

範疇論中,有右逆的態射必為滿態射,但反之則不然。態射的右逆也稱為截面英語section (category theory)。而有右逆的態射稱為分裂滿態射英語split epimorphism,是一類特殊的滿態射。

作為二元關係

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為定義域,為值域的函數,可以視為兩集合之間的左全英語left-total relation右唯一英語right-unique relation的二元關係,因為可將函數與圖像等同。此觀點下,由的滿射,是右唯一而既左全又右全的關係。

定義域不小於對應域

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滿射的定義域,必有大於或等於其對應域的基數:若為滿射,則的元素個數必定至少等於的元素個數(在基數意義下)。但此結論的證明,需要假定選擇公理,以證明有右逆,即存在函數使得的任意元素成立。滿足此性質的必為單射,故由基數大小比較的定義,有

特別地,若皆是有限,且兩者的元素個數相同,則是滿射若且唯若單射

給定兩個集合,以表示「或者,或者存在由的滿射」。利用選擇公理,可以證明,兩者一起,足以推出。此為康托爾-伯恩斯坦-施羅德定理的變式。

複合與分解

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兩個滿射的複合仍是滿射:若皆為滿射,且的對應域是的定義域,則也是滿射。反之,若為滿,則是滿射,但不必為滿射。與右可消去一節一樣,從集合範疇的滿射,可以推廣到一般範疇滿態射

任何函數都可以分解成一個滿射與一個單射的複合:對任意,都存在滿射和單射使得,取法如下:定義為所有原像的集合,其中歷遍值域。該些原像兩兩互斥,且劃分。於是,將每個映到包含的原像(此為的元素),然後再將的每個元素(形如)映到相應的。則為滿射(因為中的元素,是原像,且非空,故有某個,所以由的定義有),而根據的定義,其為單射。

導出滿射和導出對射

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任何函數,若將其對應域限制成值域,則可以視為滿射,稱為其導出滿射。任何滿射,若將定義域換成商集,即將函數值相同的參數,摺疊成同一個「等價類」,則得到一個對射,其由等價類組成的集合,射去原函數的對應域。以符號表示,每個滿射可以分解成先做一個商映射,再做一個對射。考慮以下等價關係若且唯若。以表示此等價關係下,的等價類的集合。換言之,所有原像的集合。以表示將映到等價類商映射,又設,定義為,則。由定義知,是滿射,而是對射。

相關條目

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參考文獻

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  1. ^ T. M. Apostol. Mathematical Analysis. Addison-Wesley. 1981: 35. 
  2. ^ Goldblatt, Robert. Topoi, the Categorial Analysis of Logic [拓撲斯,邏輯的範疇論分析] Revised. Dover Publications. 2006 [1984] [2009-11-25]. ISBN 978-0-486-45026-1. (原始內容存檔於2020-03-21) (英語).