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No commits in common. "e4a1fbe4e526221f741c672adab7a789f1364cf1" and "f1c1dfa96892037768e77e49af3a5a1935d6ceac" have entirely different histories.
e4a1fbe4e5
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f1c1dfa968
@ -90,7 +90,7 @@ Weitere Beispiele sind:
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Zwei Mengen sind gleich, wenn sie die gleichen Elemente besitzen:
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Zwei Mengen sind gleich, wenn sie die gleichen Elemente besitzen:
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\begin{equation*}
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\begin{equation*}
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A = B \coloneqq \forall x \colon x \in A \leftrightarrow x \in B
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A = B\ \coloneqq\ \forall x \colon x \in A \leftrightarrow x \in B
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\end{equation*}
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\end{equation*}
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@ -14,7 +14,7 @@ möchte Mengen miteinander in eine gewisse Verbindung bringen, ohne sie einfach
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Ein *geordnetes Paar* (*2-Tupel*) mit den Elementen $a$ und $b$ ist wie folgt als Menge definiert:
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Ein *geordnetes Paar* (*2-Tupel*) mit den Elementen $a$ und $b$ ist wie folgt als Menge definiert:
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(a, b) \coloneqq \{ \overbrace{\{a, b\}}^{\text{Elemente des Tupels}}, \underbrace{\{a\}}_{\text{Erstes Element}} \}
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(a, b)\ \coloneqq\ \{ \overbrace{\{a, b\}}^{\text{Elemente des Tupels}}, \underbrace{\{a\}}_{\text{Erstes Element}} \}
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@ -58,7 +58,7 @@ Die Menge aller Tupel von Mengen nennt man *kartesisches Produkt*:
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Seien $A$ und $B$ Mengen, dann ist das *kartesische Produkt* der Mengen $A$ und $B$ definiert als
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Seien $A$ und $B$ Mengen, dann ist das *kartesische Produkt* der Mengen $A$ und $B$ definiert als
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A \times B \coloneqq \{ (a,b)\ |\ a \in A \wedge b \in B \}
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A \times B\ \coloneqq\ \{ (a,b)\ |\ a \in A \wedge b \in B \}
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Mit
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Mit
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@ -117,12 +117,12 @@ Es ist sinnvoll Mengen zu definieren, die nur die Elemente ersten oder die zweit
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- *Definitionsbereich* von $R$:
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- *Definitionsbereich* von $R$:
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D(R) \coloneqq \{ x\ |\ x \in A \wedge \exists y \in B \colon (x,y) \in R \}
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D(R)\ \coloneqq\ \{ x\ |\ x \in A \wedge \exists y \in B \colon (x,y) \in R \}
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Der Definitionsbereich von $R$ umfasst also alle Elemente $x$ aus $A$, für die es ein $y$ aus $B$ gibt.
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Der Definitionsbereich von $R$ umfasst also alle Elemente $x$ aus $A$, für die es ein $y$ aus $B$ gibt.
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- *Wertebereich* oder *Bild* von $R$:
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- *Wertebereich* oder *Bild* von $R$:
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W(R) \coloneqq \{ y\ |\ y \in B \wedge \exists x \in A \colon (x,y) \in R \}
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W(R)\ \coloneqq\ \{ y\ |\ y \in B \wedge \exists x \in A \colon (x,y) \in R \}
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Der Wertebereich oder das Bild von $R$ umfasst also alle Elemente $y$ aus $B$, für die es ein $x$ aus $A$ gibt.
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Der Wertebereich oder das Bild von $R$ umfasst also alle Elemente $y$ aus $B$, für die es ein $x$ aus $A$ gibt.
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@ -172,7 +172,7 @@ und möchte dies formal ausdrücken bzw. aufschreiben, ohne dabei immer die Tupe
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Sei $R$ Relation.
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Sei $R$ Relation.
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R(x) \coloneqq \{ y\ |\ y \in B \wedge (x,y) \in R \}
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R(x)\ \coloneqq\ \{ y\ |\ y \in B \wedge (x,y) \in R \}
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@ -201,7 +201,7 @@ Relationsbezeichnung in die Mitte:
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Sei $R$ Relation.
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Sei $R$ Relation.
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x R y \coloneqq (x,y) \in R
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x R y\ \coloneqq\ (x,y) \in R
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@ -227,7 +227,7 @@ Man kann auch zwei Relationen kombinieren, sofern diese *in* und *aus* den gleic
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Seien $R \subseteq A \times B$ und $K \subseteq B \times C$ Relationen.
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Seien $R \subseteq A \times B$ und $K \subseteq B \times C$ Relationen.
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Dann ist die Verkettung von $R$ mit $K$ definiert als:
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Dann ist die Verkettung von $R$ mit $K$ definiert als:
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R \circ K \coloneqq \{ (x,z)\ |\ \exists y \in B \colon (x,y) \in R \wedge (y,z) \in K \}
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R \circ K\ \coloneqq\ \{ (x,z)\ |\ \exists y \in B \colon (x,y) \in R \wedge (y,z) \in K \}
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Also ist $R \circ K \subseteq A \times C$.
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Also ist $R \circ K \subseteq A \times C$.
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@ -260,7 +260,7 @@ Das heißt, wenn $x$ mit $y$ in Relation steht, also $(x,y) \in R$, dann ist das
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Gegeben sei $R \subseteq A \times B$
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Gegeben sei $R \subseteq A \times B$
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R^{-1} \coloneqq \{(y,x)\ |\ (x,y) \in R \} \subset B \times A
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R^{-1}\ \coloneqq\ \{(y,x)\ |\ (x,y) \in R \} \subset B \times A
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ist die *inverse Relation* zu $R$.
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ist die *inverse Relation* zu $R$.
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@ -32,7 +32,7 @@ Bei der Eindeutigkeit ist es egal, wie viele Pfeile rechts auf ein Element zugeh
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:::note Abbildung / Funktion
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:::note Abbildung / Funktion
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$f$ ist *Abbildung* oder *Funktion* von $A$ in $B$ $:\Leftrightarrow$
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$f$ ist *Abbildung* oder *Funktion* von $A$ in $B$ $\coloneqq$
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- $f$ ist Relation, also $f \subseteq A \times B$
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- $f$ ist Relation, also $f \subseteq A \times B$
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- $D(f) = A$, also $f$ ist Relation *__von__ $A$ in $B$*
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- $D(f) = A$, also $f$ ist Relation *__von__ $A$ in $B$*
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- $f$ ist eindeutig
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- $f$ ist eindeutig
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@ -75,7 +75,7 @@ dann schreibt man Abbildungen so:
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f \colon A \rightarrow B,\ x \mapsto f(x)
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f \colon A \rightarrow B,\ x \mapsto f(x)
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\qquad\qquad\text{oder}\qquad\qquad
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\qquad\qquad\text{oder}\qquad\qquad
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f \colon \begin{cases}
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f: \begin{cases}
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A \rightarrow B\\
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A \rightarrow B\\
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x \mapsto f(x)
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x \mapsto f(x)
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\end{cases}
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\end{cases}
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@ -86,7 +86,7 @@ wobei anstelle $f(x)$ dann z.B. eine *Funktionsgleichung* tritt.
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#### Beispiele
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#### Beispiele
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- $f \colon \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},\ x \mapsto x^2 \quad$ für eine Parabel
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- $f \colon \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},\ x \mapsto x^2 \quad$ für eine Parabel
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- $f \colon \begin{cases}
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- $f: \begin{cases}
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\mathbb{N} \rightarrow \mathbb{R}\\
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\mathbb{N} \rightarrow \mathbb{R}\\
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x \mapsto \sqrt{x}
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x \mapsto \sqrt{x}
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\end{cases} \quad$ für Wurzeln von natürlichen Zahlen
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\end{cases} \quad$ für Wurzeln von natürlichen Zahlen
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@ -95,7 +95,7 @@ Es werden noch mehr unterschiedliche Darstellungsformen für Funktionen auftauch
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Bis dahin sollten einem die Begriffe allerdings so vertraut vorkommen, dass eine genaue Definition oder Einführung nicht notwendig ist.
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Bis dahin sollten einem die Begriffe allerdings so vertraut vorkommen, dass eine genaue Definition oder Einführung nicht notwendig ist.
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## Grundlegende Eigenschaften von Funktionen
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## Grundlegende Eigenschaften von Funktionen
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Die *Verkettung*, oder auch *Komposition*, $f \circ g \colon A \rightarrow C$ von Funktionen $f \colon A \rightarrow B$ und $g \colon B \rightarrow C$ ist wieder eine Funktion.
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Die *Verkettung*, oder auch *Komposition*, $f \circ g: A \rightarrow C$ von Funktionen $f \colon A \rightarrow B$ und $g \colon B \rightarrow C$ ist wieder eine Funktion.
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Für die Komposition gilt $f \circ g = g(f(x))$.
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Für die Komposition gilt $f \circ g = g(f(x))$.
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In anderer Literatur kann es sein, dass die Komposition anders definiert ist und dann $f \circ g = f(g(x))$ gilt.
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In anderer Literatur kann es sein, dass die Komposition anders definiert ist und dann $f \circ g = f(g(x))$ gilt.
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@ -135,10 +135,10 @@ Welche Rolle bijektive Abbildungen bei der *Kardinalität* ("Größe") von Menge
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#### Beispiele
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#### Beispiele
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Gegeben sei $f \colon \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N},\ n \mapsto f(n)$.
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Gegeben sei $f \colon \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N},\ n \mapsto f(n)$.
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Betrachten verschiedene Funktionsgleichungen für $f(n)$:
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Betrachten verschiedene Funktionsgleichungen für $f(n)$:
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- $f(n) \coloneqq n+1 \quad$ (*Nachfolgerfunktion*) ist injektiv, aber nicht surjektiv, da $0 \notin W(f)$
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- $f(n)\ \coloneqq\ n+1 \quad$ (*Nachfolgerfunktion*) ist injektiv, aber nicht surjektiv, da $0 \notin W(f)$
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- $f(n)\ \coloneqq \begin{cases} \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor & n \text{ gerade}\\ 0 & n \text{ ungerade} \end{cases} \quad$ ist surjektiv,
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- $f(n)\ \coloneqq \begin{cases} \left\lfloor \frac{n}{2} \right\rfloor & n \text{ gerade}\\ 0 & n \text{ ungerade} \end{cases} \quad$ ist surjektiv,
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aber nicht injektiv, da z.B. $f(1) = f(3) = 0$
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aber nicht injektiv, da z.B. $f(1) = f(3) = 0$
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- $f(n) \coloneqq n \quad$ (*identische Abbildung*) ist injektiv, surjektiv und damit auch bijektiv
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- $f(n)\ \coloneqq\ n \quad$ (*identische Abbildung*) ist injektiv, surjektiv und damit auch bijektiv
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Gegeben sei $f \colon \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},\ x \mapsto x^2$, also eine Parabelfunktion.
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Gegeben sei $f \colon \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},\ x \mapsto x^2$, also eine Parabelfunktion.
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$f$ ist weder injektiv, noch surjektiv.
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$f$ ist weder injektiv, noch surjektiv.
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@ -196,10 +196,10 @@ Formal lässt sich das so auffassen:
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Gegeben seien eine Abbildung $f \colon A \rightarrow B$ und die Teilmengen $X \subseteq A$ und $Y \subseteq B$.
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Gegeben seien eine Abbildung $f \colon A \rightarrow B$ und die Teilmengen $X \subseteq A$ und $Y \subseteq B$.
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$\widehat{f}(X) \coloneqq \{ y\ |\ y \in B \wedge \exists x \in X \colon f(x) = y \}$
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$\widehat{f}(X)\ \coloneqq\ \{ y\ |\ y \in B \wedge \exists x \in X \colon f(x) = y \}$
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heißt *Erweiterung* von $f$ auf $\mathcal{P}(A)$.
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heißt *Erweiterung* von $f$ auf $\mathcal{P}(A)$.
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$\widehat{f^{-1}}(Y) \coloneqq \{ x\ |\ x \in A \wedge f(x) \in Y \}$
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$\widehat{f^{-1}}(Y)\ \coloneqq\ \{ x\ |\ x \in A \wedge f(x) \in Y \}$
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heißt *Erweiterung* von $\underbrace{f^{-1}}_{\substack{\text{Inverse Relation}\\\text{i.A. keine Abbildung}}}$ auf $\mathcal{P}(B)$.
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heißt *Erweiterung* von $\underbrace{f^{-1}}_{\substack{\text{Inverse Relation}\\\text{i.A. keine Abbildung}}}$ auf $\mathcal{P}(B)$.
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@ -4,44 +4,4 @@ tags: [mathematik, mengenlehre, relation, äquivalenzrelation, äquivalenz]
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Eine weitere wichtige Art der Relationen sind die *Äquivalenzrelationen*.
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Die Äquivalenzrelationen und die mit diesen eng zusammenhängenden *Äquivalenzklassen* sind für viele weiterführende Begriffe der Mathematik essentiell.
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# Äquivalenzrelationen
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Bevor wir die Äquivalenzrelationen formal einführen, widmen wir uns erst nochmal ein paar wichtige Einordnungen Relationen betreffend.
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:::note Reflexivität / Symmetrie / Transitivität
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Sei $M$ eine Menge und $\varrho \subseteq M \times M$ eine Relation.
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- $\varrho$ heißt *reflexiv* $:\Leftrightarrow \forall x \in M \colon (x,x) \in \varrho$
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- $\varrho$ heißt *symmetrisch* $:\Leftrightarrow \forall x,y \in M \colon (x,y) \in \varrho \rightarrow (y,x) \in \varrho$
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- $\varrho$ heißt *transitiv* $:\Leftrightarrow \forall x,y,z \in M \colon (x,y) \in \varrho \wedge (y,z) \in \varrho \rightarrow (x,z) \in \varrho$
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#### Beispiele
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Gegeben sei die Menge $M = \{a,b,c\}$.
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- $\varrho = \{(a,a), (b,b), (c,c), (a,b), (a,c)\}$ ist reflexiv,
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da die Paare $(a,a)$, $(b,b)$ und $(c,c)$ in $\varrho$ sind.\
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$\varrho = \{(a,a), (c,c), (a,b)\}$ dagegen ist nicht reflexiv, da $(b,b)$ fehlt.
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- $\varrho = \{(a,a), (a,b), (b,a), (b,c), (c,b)\}$ ist symmetrisch,
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da zu jedem Paar $(x,y)$ auch das Inverse Paar $(y,x)$ vorkommt.\
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$\varrho = \{(a,a), (a,c), (b,a)\}$ dagegen ist nicht symmetrisch, da sowohl $(c,a)$ und $(a,b)$ fehlt.
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- $\varrho = \{(a,b), (b,c), (a,c)\}$ ist transitiv,
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da $(a,c)$ vorhanden ist, nachdem schon $(a,b)$ und $(b,c)$ in $\varrho$ sind.\
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$\varrho = \{(a,b), (b,a), (b,c)\}$ dagegen ist nicht transitiv, da sowohl $(a,a)$ fehlt.
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Eine Relation, die nun all diese drei Eigenschaften zugleich erfüllt nennt sich *Äquivalenzrelation*.
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:::note Äquivalenzrelation
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Sei $M$ eine Menge und $\varrho \subseteq M \times M$ eine Relation.
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$\varrho$ heißt *Äquivalenzrelation*, falls $\varrho$ reflexiv, symmetrisch und transitiv ist.
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#### Beispiele
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Die wohl bekannteste Äquivalenzrelation auf jeder Menge $M$ ist die Gleichheit $=$ mit ihren üblichen Eigenschaften.
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Äquivalenz in der Logik ist ebenfalls eine Äquivalenzrelation.
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