映射(mapping)
談到映射(mapping)之前,我們先看日常生活的例子。假定我們有二組集合,{汽車}、{車牌號碼} 和 {學生}、{考試成績},對於車輛:一輛汽車只能有一個車排號碼。至於學生和他們的考試成績,則較複雜,因為學生考試的成績可能是從0分到100分,即:{0、1、2、3、……99、100},也可能分{A、B、C、D、E}五個等級。甚至只分{及格、不及格}二個等級。但無論如何,每個考生只對應一種成績。由此我們有二個映射的實例,第一個集合(汽車或學生)我們稱為原始集合(original set),它裡面的每一個元素,恰巧可對應第二集合中的其中一個元素。我們也將第二集合叫作像集合(image set)。
映射定義:
所謂映射是:有二個集合(原始集合和像集合),原始集合的每一個元素可對應像集合的其中一個元素,原始集合的不同元素可以對應像集合的相同元素(例如有好幾個學生都考了同樣的分數),但不能使原始集合有某個元素無法對應(某位考生沒有成績,只要他參加考試,一定有成績,沒考試的學生要他補考,得出成績。)
映射與非映射
圖(1)、(2):符合映射的定義,圖(2)像集合某個元素沒有被對應到也沒有關係
圖(3)、(4):非映射
圖(1)是符合映射的定義,圖(2)也是符合映射的定義,雖然像集合的某些元素,原始集合的某些元素沒有對應到,但仍然符合映射的定義。圖3是“非映射”因為原始集合有一個元素對應到像集合的二個元素(譬如有一輛汽車,它有二個車牌號碼),圖4也是“非映射”因為原始集合有某個元素無法對應到像集合(譬如有一輛汽車,沒有車牌號碼)。
一對一配對或一對一對應(one to one correspondence)
二個集合間若一個集合的每個元素,與另一個集合相配對,則稱為一一配對的集合。這二個集合的元素數目要一樣,譬如A={1、2、3};B={4、5、6}若1→6、2→5、3→4;則A、B二個集合一一配對。
又如果你在家裡招待你的客人,每一個人都有一杯咖啡,每個咖啡杯要配對一個碟子,這種二個集合間的對應,也是一對一配對或一對一對應。圖(5)是一對一對應的情況,如果把對應的箭頭倒轉,也就是原始集合和像集合對調,如圖(6),結果仍然是一對一對應。
圖:圖(5)、圖(6)
一對一映射(one to one mapping)
通常我們把0、1、2、3、4……叫自然數,把正、負整數和0叫整數,現在我們看數學中自然數映射到整數的例子,即{自然數}→{整數}。如圖:0→0;1→+1;2→+2 ……3→+3,但整數中負整數卻沒有對應到。如圖它是一對一映射,但不是一對一對應。
圖:{自然數}→{整數}是一對一映射,但不是一對一對應。