写像

■ 写像

定義(写像) 集合X,Yに対し,Xの各元xに対してYの元yを対応させる規則をXからYへの写像(mapping)または関数(function)という.いまfがXからYへの写像であるとき,
f:X→Y
で表す.このとき,Xをfの定義域(domain)といい,Yをfの終域という.また,写像fがXの特定の元xをYの元yに写像することを表現するときは
f:x
とかく.このとき,yをxのfによるまたは関数値といい,記号 f(x) などで表わす.AX のときに,Aの元xの像 f(x) の全体からなる集合
{y Y| y=f(x),x A}
をAのfによるといい,記号 f(A) で表わす.定義域Xの像 f(X) はfの値域(range)という.
定理 f を集合Xから集合Yへの写像とする.このとき,空集合φに対して,f(φ)=φ と規定する.これにより,明らかに,AXのとき,
A=φ f(A)=φ
である.また,A1X,A2X のとき,
(1) A12 ならば,f(A1)f(A2)
が成り立つ.この性質を単調性という.

■ 全射,単射,全単射

定義(全射) fをXからYへの写像とする.写像の定義からfの定義域 D(f) は始集合Xに一致するが,値域 V(f) は終集合Yと必ずしも一致しない.特に
f(X)=Y
が成り立つときにはfは集合Xから集合Yへの全射(surjection, surjective mapping, epimorphism)である,または上への(onto)写像であるという.この語法に対して,一般の写像を中へ(into)の写像ということもある.
定義(単射) 集合Xから集合Yへの写像fについて,Xの任意の元 x1,x2 に対して,
x1x2 f(x1)≠f(x2)
が成り立つとき,fは集合Xから集合Yへの単射(injection, injective mapping, monomorphism)である,または1対1の写像であるという.
定義(全単射) 写像f:X→Yが,全射かつ単射であるときfは集合Xから集合Yへの全単射(bijection, injective mapping)である,または1対1上への(1 to 1 onto)写像であるという.

■ 線形写像

定義(線形写像) V,V' をそれぞれ K上の線形空間とする.VからV'への写像Tが次の二つの条件を満たすとき,AをVからV'への線形写像(linear mapping)または一次写像という.

 (1) T(x1+x2)=T(x1)+T(x2) , (x1,x2∈V)

 (2) T(cx)=cT(x) , (cK)

また,(2)で c=0 とすることで,ゼロベクトルをゼロベクトルに移すことがわかる.
定義(線形変換) VをK上の線形空間とする.VからV自信への線形写像を特にVの線形変換(linear transformation)という.明らかにVの二つの線形変換の積で表される合成変換もまたVの線形変換である.
定義(開写像) 線形写像f:X→Y について,Xの任意の開集合Vに対して f(V) もまた開集合となるとき,fは開写像(open mapping)である,という.