证明:$(g\circ f = e_X)\Rightarrow(g是满射)\wedge(f是单射)$

( g ∘ f = e X ) ⇒ ( g 是 满 射 ) ∧ ( f 是 单 射 ) (g\circ f = e_X)\Rightarrow(g是满射)\wedge(f是单射) (gf=eX)(g)(f)

  1. 假设: f : X → Y f:X \rightarrow Y f:XY, g : Y → X g:Y\rightarrow X g:YX,且 g ∘ f = e X : X → X g\circ f = e_X:X\rightarrow X gf=eX:XX
  2. 则, X = e X ( X ) = ( g ∘ f ) ( X ) = g ( f ( X ) ) ⊂ g ( Y ) X=e_X(X)=(g\circ f)(X)=g(f(X))\subset g(Y) X=eX(X)=(gf)(X)=g(f(X))g(Y),这表明 g g g是满射。
  3. 此外,如果 x 1 ∈ X x_1\in X x1X, x 2 ∈ X x_2\in X x2X, 则
    ( x 1 ≠ x 2 ) ⇒ ( e X ( x 1 ) ≠ e X ( x 2 ) ) ⇒ ( ( g ∘ f ) ( x 1 ) ≠ ( g ∘ f ) ( x 2 ) ) ⇒ ( g ( f ( x 1 ) ) ≠ g ( f ( x 2 ) ) ) ⇒ ( f ( x 1 ) ≠ f ( x 2 ) ) (x_1 \neq x_2)\Rightarrow(e_X(x_1)\neq e_X(x_2))\Rightarrow ((g\circ f)(x_1)\neq (g\circ f)(x_2))\Rightarrow (g(f(x_1))\neq g(f(x_2)))\Rightarrow (f(x_1)\neq f(x_2)) (x1=x2)(eX(x1)=eX(x2))((gf)(x1)=(gf)(x2))(g(f(x1))=g(f(x2)))(f(x1)=f(x2)),
    所以 f f f是单射。

注意上式最后一步的推导,因为函数可以多对1,但不能1对多。
比如:如果 x 1 ≠ x 2 x_1\neq x_2 x1=x2, 则可能有 f ( x 1 ) = f ( x 2 ) f(x_1)=f(x_2) f(x1)=f(x2), 也可能有 f ( x 1 ) ≠ f ( x 2 ) f(x_1)\neq f(x_2) f(x1)=f(x2)
但是,如果 f ( x 1 ) ≠ f ( x 2 ) f(x_1)\neq f(x_2) f(x1)=f(x2), 则一定有 x 1 ≠ x 2 x_1\neq x_2 x1=x2

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