函数逆像的子集关系求证:A⊆B是否必能推出f⁻¹(A)⊆f⁻¹(B)?
函数逆像的子集关系求证:A⊆B是否必能推出f⁻¹(A)⊆f⁻¹(B)?
嘿,这个问题问得相当严谨——先把前提明确清楚:我们有函数$f:X \to Y$,且满足$A \subseteq B \subseteq Y$(也就是$B$落在$f$的陪域里),不管$f$是不是单射,那是不是一定能从$A⊆B$推导出$f{-1}(A)⊆f{-1}(B)$呢?你担心逆像可能比原集合大,这种谨慎完全有道理,不过咱们一步步推导就能搞明白啦。
先从逆像的核心定义出发:
- 集合$A$的逆像$f^{-1}(A)$的定义是:
f⁻¹(A) = {x ∈ X: f(x) ∈ A} - 同理,集合$B$的逆像$f^{-1}(B)$是:
f⁻¹(B) = {x ∈ X: f(x) ∈ B}
接下来咱们抓逻辑链:
既然$A \subseteq B$,那只要某个元素属于$A$,它必然属于$B$,翻译成函数值的说法就是:如果$f(x) \in A$,那肯定有$f(x) \in B$。
现在取$f^{-1}(A)$里的任意一个元素$x$:
- 因为$x$在$f^{-1}(A)$里,根据逆像定义,$f(x) \in A$;
- 又因为$A⊆B$,所以$f(x)$必然属于$B$;
- 再对照$f^{-1}(B)$的定义,$x$满足$f(x) \in B$,所以$x$一定在$f^{-1}(B)$里。
这就意味着$f{-1}(A)$中的每一个元素都包含在$f{-1}(B)$中,所以结论成立:$f^{-1}(A) \subseteq f^{-1}(B)$ ✅
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Penelope
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