Bayangan (matematika)

$f$ adalah fungsi yang memetakan dari domain $X$ ke kodomain $Y$. Daerah lonjong yang berwarna kuning di dalam $Y$merupakan bayangan $f$ .

Dalam matematika, bayangan (Templat:Lang-en) fungsi adalah himpunan dari semua nilai output (keluaran) yang dapat dihasilkan.

Lebih umumnya lagi, ketika mencari fungsi $f$ yang diketahui di setiap anggota subhimpunan $A$ dari domainnya akan menghasilkan sebuah himpunan, dan hal tersebut dikatakan sebagai "bayangan $A$ di bawah fungsi." Mirip seperti sebelumnya, prabayangan (Templat:Lang-en) subhimpunan $B$ dari kodomain $f$ adalah himpunan semua anggota dari domain yang memetakan ke anggota $B.$

Bayangan dan prabayangan tidak hanya dapat didefinisikan untuk fungsi, tetapi juga untuk relasi biner.

Definisi

Kata "bayangan" digunakan dalam tiga cara. Dalam definisi ini, $f:X\to Y$ menyatakan fungsi $f$ yang memetakan dari himpunan $X$ ke himpunan $Y$.

Bayangan anggota

Jika $x$ anggota dari $X$, maka bayangan $x$ di bawah $f$, dinotasikan $f(x)$, adalah nilai keluaran $f$ untuk argumen $x$.

Bayangan subhimpunan

Misalkan $f:X\to Y$ adalah fungsi. Bayangan di bawah $f$ dari subhimpunan $A\subseteq X$ adalah himpunan semua $f(a)$ untuk $a\in A$, diberi notasi $f[A]$. Definisi ini dapat ditulis menggunakan notasi ungkapan himpunan, yaitu:$$f[A]=\{f(x)\mid x\in A\}.$$Dengan demikian, akan menyebabkan $f[\cdot ]:𝒫(X)\to 𝒫(Y),$ dengan $𝒫(S)$ menyatakan himpunan kuasa dari himpunan $S$, himpunan yang mengandung semua subhimpunan $S$. Lihat Templat:Section link di bawah.

Bayangan fungsi

Bayangan fungsi adalah bayangan dari seluruh daerah asal fungsi, atau dikenal sebagai range fungsi. Akan tetapi, hindari penggunaan kata "range" sebab dapat diartikan sebagai kodomain $f$.

Perumuman bayangan fungsi ke relasi biner

Jika $R$ menyatakan sebarang relasi biner di perkalian Cartesius $X$ dan $Y$, dinotasikan $X\times Y$, maka himpunan $\{y\in Y\mid xRy\text{ untuk beberapa }x\in X\}$ disebut bayangan atau range $R$. Himpunan $\{x\in X\mid xRy\text{ untuk beberapa }y\in Y\}$ disebut daerah asal $R$.

Prabayangan fungsi

Misalkan $f$ adalah fungsi yang dipetakan dari $X$ ke $Y.$ Prabayangan dari hmpunan $B\subseteq Y$ di bawah $f,$ diberi notasi $f^{-1}[B],$ adalah subhimpunan $X$ yang didefinisikan dengan$$f^{-1}[B]=\{x\in X:f(x)\in B\}.$$Terdapat notasi lain untuk prabayangan fungsi, seperti $f^{-1}(B)$ dan $f^{-}(B).$Templat:Sfn Prabayangan fungsi dari himpunan singleton, yang dilambangkan dengan $f^{-1}[\{y\}]$ atau $f^{-1}[y],$ juga disebut sebagai fiber, atau fiber atas $y$, atau himpunan aras dari $y.$ Himpunan dari semua fiber atas anggota $Y$ merupakan keluarga himpunan dengan indeks $Y.$

Notasi untuk bayangan dan prabayangan

Pemakaian notasi di bagian sebelumnya dapat membingungkan. Oleh karena itu, terdapat notasi alternatif yang memberikan nama eksplisit Templat:Sfn untuk bayangan dan prabayangan sebagai fungsi di antara himpunan kuasa:

Notasi panah

$f^{\to }:𝒫(X)\to 𝒫(Y)$ dengan $f^{\to }(A)=\{f(a)|a\in A\}$

$f^{\leftarrow }:𝒫(Y)\to 𝒫(X)$ dengan $f^{\leftarrow }(B)=\{a\in X|f(a)\in B\}$

Notasi bintang

$f_{\star }:𝒫(X)\to 𝒫(Y)$ sebagai pengganti $f^{\to }$

$f^{\star }:𝒫(Y)\to 𝒫(X)$ sebagai pengganti $f^{\leftarrow }$

Notasi lain

Notasi lain untuk $f[A]$ yang digunakan dalam logika matematika dan teori himpunan adalah '$f^{\prime \prime }A$.

Sifat-sifat

Sifat-sifat umum

Untuk setiap fungsi $f:X\to Y$ dan semua himpunan bagian $A\subseteq X$ and $B\subseteq Y$, berlaku sifat-sifat berikut:

Bayangan	Prabayangan
$f(X)\subseteq Y$	$f^{-1}(Y)=X$
$f(f^{-1}(Y))=f(X)$	$f^{-1}(f(X))=X$
$f(f^{-1}(B))\subseteq B$ (adalah sama jika $B\subseteq f(X)$, sebagai contoh, jika $f$ surjektif)	$f^{-1}(f(A))\supseteq A$ (adalah sama jika $f$ injektif)
$f(f^{-1}(B))=B\cap f(X)$	$(f{|}_A{)}^{-1}(B)=A\cap f^{-1}(B)$
$f(f^{-1}(f(A)))=f(A)$	$f^{-1}(f(f^{-1}(B)))=f^{-1}(B)$
$f(A)=\varnothing$ jika dan hanya jika $A=\varnothing$	$f^{-1}(B)=\varnothing$ jika dan hanya jika $B\subseteq Y\setminus f(X)$
$f(A)\supseteq B$ jika dan hanya jika terdapat $C\subseteq A$ sehingga $f(C)=B$	$f^{-1}(B)\supseteq A$ jika dan hanya jika $f(A)\subseteq B$
$f(A)\supseteq f(X\setminus A)$ jika dan hanya jika $f(A)=f(X)$	$f^{-1}(B)\supseteq f^{-1}(Y\setminus B)$ jika dan hanya jika $f^{-1}(B)=X$
$f(X\setminus A)\supseteq f(X)\setminus f(A)$	$f^{-1}(Y\setminus B)=X\setminus f^{-1}(B)$
$f(A\cup f^{-1}(B))\subseteq f(A)\cup B$	$f^{-1}(f(A)\cup B)\supseteq A\cup f^{-1}(B)$
$f(A\cap f^{-1}(B))=f(A)\cap B$	$f^{-1}(f(A)\cap B)\supseteq A\cap f^{-1}(B)$

Juga:

• $f(A)\cap B=\varnothing$ jika dan hanya jika $A\cap f^{-1}(B)=\varnothing$

Fungsi banyak

Untuk fungsi $f:X\to Y$ dan $g:Y\to Z$ dengan subhimpunan $A\subseteq X$ dan $C\subseteq Z$, berlaku sifat-sifat berikut:

• $(g\circ f)(A)=g(f(A))$
• $(g\circ f{)}^{-1}(C)=f^{-1}(g^{-1}(C))$

Subhimpunan daeral asal atau kodomain banyak

Untuk fungsi $f:X\to Y$ dan subhimpunan $A_1,A_2\subseteq X$ and $B_1,B_2\subseteq Y$, berlaku sifat-sifat berikut:

Bayangan	Prabayangan
$A_1\subseteq A_2\Rightarrow f(A_1)\subseteq f(A_2)$	$B_1\subseteq B_2\Rightarrow f^{-1}(B_1)\subseteq f^{-1}(B_2)$
$f(A_1\cup A_2)=f(A_1)\cup f(A_2)$	$f^{-1}(B_1\cup B_2)=f^{-1}(B_1)\cup f^{-1}(B_2)$
$f(A_1\cap A_2)\subseteq f(A_1)\cap f(A_2)$ (adalah sama jika $f$ injektif)	$f^{-1}(B_1\cap B_2)=f^{-1}(B_1)\cap f^{-1}(B_2)$
$f(A_1\setminus A_2)\supseteq f(A_1)\setminus f(A_2)$ (adalah sama jika $f$ injektif)	$f^{-1}(B_1\setminus B_2)=f^{-1}(B_1)\setminus f^{-1}(B_2)$
$f(A_1\mathrm{△}{A}_2)\supseteq f(A_1)\mathrm{△}f(A_2)$ (adalah sama jika $f$ injektif)	$f^{-1}(B_1\mathrm{△}{B}_2)=f^{-1}(B_1)\mathrm{△}{f}^{-1}(B_2)$

Hasil tersebut tidak hanya mengaitkan bayangan dan prabayangan dengan pasang subhimpunan, tetapi juga mengaitkannya dengan aljabar irisan dan gabungan (Boole) untuk setiap koleksi subhimpunan:

• $f\left(\bigcup _{s\in S}{A}_s\right)=\bigcup _{s\in S}f(A_s)$
• $f\left(\bigcap _{s\in S}{A}_s\right)\subseteq \bigcap _{s\in S}f(A_s)$
• $f^{-1}\left(\bigcup _{s\in S}{B}_s\right)=\bigcup _{s\in S}{f}^{-1}(B_s)$
• $f^{-1}\left(\bigcap _{s\in S}{B}_s\right)=\bigcap _{s\in S}{f}^{-1}(B_s)$

$S$ dapat berupa himpunan tak terhingga, bahkan tak terhitung.)

Fungsi bayangan invers adalah homomorfisme kekisi terhadap aljabar himpunan bagian seperti yang dijelaskan sebelumnya, sedangkan fungsi bayangan hanyalah homomorfisme semikekisi (dalam artian, tidak selalu mempertahankan irisan himpunan).

Lihat pula

• Kernel fungsi
• Inversi himpunan

Referensi

• Templat:Cite book
• Templat:Cite book.
• Templat:Dolecki Mynard Convergence Foundations Of Topology
• Templat:Cite book

• Templat:Cite book
• Templat:Munkres Topology