01.集合、映射与函数

主要知识点

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集合

定义:具有某一个特定属性的、确定的、有区别的事务(不论是抽象的还是具体的)的全体称为集合,集合中的事物称为元素

若a是集合A中的元素,记为a∈A

若a不是集合A中的元素,记作a∉A

集合的特性:

  • 确定性:给定一个集合,任给一个元素,该元素或者属于或者不属于该集合,二者必居其一,不允许有模棱两可的情况出现。例如“个子高的同学”“很小的数”都不能构成集合。这个性质主要用于判断一个集合是否能形成集合。

  • 互异性:一个集合中,任何两个元素都认为是不相同的,即每个元素只能出现一次。如写成{1,1,2},等同于{1,2}。互异性使集合中的元素是没有重复,两个相同的对象在同一个集合中时,只能算作这个集合的一个元素。

  • 无序性:一个集合中,每个元素的地位都是相同的,元素之间是无序的

集合之间的包含关系

对两个集合A和B,如果对任意的x∈A,都有x∈B成立,那么称A包含于B(或B包含A),记做A⊆B,此时称A是B的子集;若 \exists \tiny{x}∈B且x∉A,则A是B的真子集,记为A\subsetB
例如:A={1,2,3,4,5},B={1,2,3,4,5,6,7}则A\subsetB,A是B的真子集

映射

定义:假设两个非空集合X、Y,存在一个法则f,使得对X中的每个元素x,按法则f,在Y中有唯一确定的元素y与之对应,那么称f为从X到Y的映射;记作 f:a \rightarrow b

  • b称为元素a在映射f下的象,记为b=f(a)
  • a称为元素b在映射f下的一个原象
  • A称为映射f的定义域,记作D\tiny{f}
  • A中所有元素的象所组成的集合称为映射f的值域,记作R\tiny{f}
    R\tiny{f}=f(A)={ f(a) | a∈A}

映射三要素:定义域,值域,对应法则

  • 定义域:D\tiny{f}=A
  • 值域:R\tiny{f} \subset B;值域只是B的一个子集
  • 对于每个a∈A,元素a的象b唯一;但是元素b的原象不一定唯一,可能存在多个原象

满射:设f是集合A到集合B的映射,满足R\tiny{f}=B;即B里的所有元素都能在A中找到原象
单射:对于A中任意两个不同的元素,若a1≠a2,则f(a1)≠f(a2)
因此,一一映射既是单射又是满射,称为双射。
逆映射:设 f:A→B是集合A到集合B上的一一映射,如果对于B中每一个元素b,使b在A中的原象a和它对应,这样得到的映射称为 映射 f:A→B的逆映射,记作 f^{\tiny-1}:B→A。必须是一一对应的单射才能满足。

函数

定义:给定一个数集A,假设其中的元素为x,对A中的元素x施加对应法则f,记作f(x),得到另一数集B,假设B中的元素为y,则y与x之间的等量关系可以用y=f(x)表示,函数概念含有三个要素:定义域A、值域B和对应法则f。其中核心是对应法则f,它是函数关系的本质特征

反函数:设函数y=f(x)(x∈A)的值域是C,若找得到一个函数g(y)在每一处g(y)都等于x,这样的函数x= g(y)(y∈C)叫做函数y=f(x)(x∈A)的反函数,记作x=f^{\tiny-1}(y) 。反函数x=f^{\tiny-1}(y)的定义域、值域分别是函数y=f(x)的值域、定义域。最具有代表性的反函数就是对数函数与指数函数。
函数的特性:单调性、奇偶性、周期性

  • 奇偶性:奇函数:f(-x)=-f(x),图像关于原点对称;偶函数:f(-x)=f(x),图像关于原点对称
  • 周期性:若存在一非零常数T,对于定义域内的任意x,使f(x)=f(x+T) 恒成立,则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。

基本初等函数

  • 幂函数:y=x^a(α为有理数)的函数
  • 指数函数:y=a^x (a>0,且a≠1)
  • 对数函数:函数y=log_a^.x(a>0,且a≠1)叫做对数函数,也就是说以幂(真数)为自变量,指数为因变量,底数为常量的函数,叫对数函数。
  • 三角函数:
  • 反三角函数:
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