Алгоритмічні проблеми
Методическое пособие - Математика и статистика
Другие методички по предмету Математика и статистика
атуральним числом} є множина {0,2, 4,6,…}.
Якщо А, В суть множини, то запис A В означає, що А міститься (як частина) в В (чи А є підмножиною В); запис АВ означає, що АВ, але АВ (тобто А є власною підмножиною В). Обєднання множин А, В, є множина {х| хА чи хВ (чи відразу двом множинам А, В)} і позначається А U В; перетин А, В є множина {х/хА і хВ} і позначається через АВ. Різниця (чи відносне доповнення) множин А, В є множина {х / хА і хВ} і позначається А\В.
Порожня множина позначається через 0. Стандартний символ N позначає множину натуральних чисел {0, 1, 2, 3,…}. Якщо А множина натуральних чисел (тобто АN), то А позначає доповнення до А до N, тобто N\А.Через N+ позначається множина додатніх натуральних чисел {1,2,3,…}, а множина цілих чисел позначається через Z.
Упорядкована пара елементів х, у позначається (х, у); таким чином, (х, у)(у, х). Картезіанським, чи декартовым, добутком множин А и В називається множина {(х, у)/хА, уВ}, і позначається вона через АВ.
Більш узагальнено, запис (х1…, хn) позначає упорядкований n-набір (п-ку) елементів х1,…, хn; часто цей n-набір позначається однією жирною буквою х. Якщо А1,…, Аn суть множини, те А1…Аn позначає множину n-ок {(х1,…, хn) /х1 А1 і х2 А2…хnАn}. Добуток АА…А (п разів) скорочено позначають як Аn; а А1 означає просто А.
2. Функції
Ми припускаємо, що читач знайом з основним поняттям функції і розходженням між функцією f і окремим значенням f(х) на даному х, на якому функція визначена. Областю (визначення) функції f називається множина {x/f(x) визначена} і позначається Dom(f); ми будемо говорити, що f (х) не визначена, якщо xDom(f). Множина {f (х) | х Dom (f)} називається множиною значень, чи образом (range), функції f і позначається через Ran (f). Якщо А и В множиниі, то будемо говорити, що f є функція з A в В, якщо Dom (f)A и Ran(f)В. Коли Dom(f)=A, буде застосовуватися позначення f: Ar.
Функція називається інєктивною, якщо з х, у Dom (f) і ху випливає f(х) f (у). Для інєктивної функції f через f -1 позначається функція, зворотня до f, тобто така єдина функція g, що Dom (g)=Ran (f) g (f(x))=x для всіх хDom (f). Функція f з А в В називається сюрєктивною, якщо Ran(f)=B.
Якщо f: A В и функція f инєктивна (сюрєктивна), то f називається інєкцією (з А в В) (сюрєкцією (з А в В)). Функція, що є одночасно інєкцією і сюръекцией, називається биекцией.
Припустимо, що f є функцією, а Х множина. Обмеженням f на Х називається функція з областю визначення ХDom(f), значення якої в кожному х Х Dom (f) дорівнює f(x).
Обмеження f на Х позначається через f|X. Ran (f|X) позначається через f(X). Якщо Y множина, то прообразом Y відносно f називається множина f-1(Y)={x|f(x)Y}. (Помітимо, що прообраз визначений навіть тоді, коли функція не инєктивна.)
Якщо f, g-функції, то будемо говорити, що g продовжує f, коли Dom (f) Dom (g) і f(х) = g (х) для всіх х Dom (f); у коротшому запису: f=g/Dom(f). Це відношення функцій f, g записується як f g.
Композиція двох функцій f і g є функція з областю визначення {x/xDom(g) і g(x)Dom(f)}, значення якої, коли вона визначена, є f (g(x)). Цю функцію позначають через fg.
Через f0 позначаємо ніде не визначену функцію; тобто Dom(f0)=Ran(f0)=0. Очевидно, що f0=g|0 для будь-якої функції g.
В обчисленнях нам часто будуть зустрічатися функції чи вирази, що включають функції, що не усюди визначені. У таких випадках дуже зручне наступне позначення. Нехай a(x) і b(х) вирази, що включають змінні х=(х1,…, хn). Тоді запис а(x) b(x) означає, що для кожного х вираження а(x) і b(x) або одночасно визначені і рівні, або обидва не визначені. Так, наприклад, для функцій f і g запис f(x)g(x) означає, що f=g; і для довільного числа y запис f(x) y означає, що f(x) визначена і дорівнює y (оскільки y завжди визначене).
Функції від натуральних чисел. У більшій частині цієї книги ми будемо мати справу з функціями від натуральних чисел, тобто з функціями з Nn в N для різних п, здебільшого для п = 1 чи 2.
Функція f з Nn в N називається п-місною функцією. Значення f на п-кі (x1,…, хn) Dom (f) записується як f(x1,…, xn) чи f(x), якщо x представляє (x1,…, xn). У багатьох книгах і статтях термін часткова функція використовується для позначення функції з Nn у N, область визначення якої не обовязково збігається з Nn. Для нас слово функція означає часткову функцію. Проте при нагоді ми будемо писати часткова функция, щоб підкреслити її можливу не усюди визначеність. Тотальною функцією з Nn у N ми називаємо функцію з Nn у N), область визначення якої є всі Nn. l
Ми затушовуємо розходження між функціями і їхнім значеннями в різних крапках, особливо у випадку теоретико-числових функцій у двох досить стандартних і недвозначних ситуаціях. По-перше, ми допускаємо такі фрази як Нехай f(x1,…, xn) функція…, що означає, що f є n-місною функцією. По-друге, ми часто описуємо функцію в термінах ї