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制限せいげん (数学すうがく)

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア(Wikipedia)』
実数じっすう全体ぜんたい集合しゅうごう R うえ定義ていぎされた函数かんすう x2ぎゃく函数かんすうたない。これを非負ひふ実数じっすう集合しゅうごう制限せいげんするならばぎゃく函数かんすうち、それは xせい平方根へいほうこん函数かんすうばれる。

数学すうがくにおける写像しゃぞう制限せいげん(せいげん、えい: restriction)は、写像しゃぞうのもともとの定義ていぎいきたいして、写像しゃぞうによる対応たいおう関係かんけいえることなくそれよりもちいさい集合しゅうごう定義ていぎいきなお操作そうさう。同様どうよう概念がいねんはより一般いっぱんこう関係かんけい多項たこう関係かんけいなどにたいしても定義ていぎすることができる。

写像しゃぞう f定義ていぎいき部分ぶぶん集合しゅうごう A への制限せいげんとしてられる写像しゃぞうf|A あるいは あらわす。

定義ていぎ

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f: EF集合しゅうごう E から集合しゅうごう F への写像しゃぞうあらわすものとする。つまり、f定義ていぎいきE (dom f = E) である。E部分ぶぶん集合しゅうごう Aたいし、写像しゃぞう fA への制限せいげんとは

なる写像しゃぞう[1]大雑把おおざっぱえば fA への制限せいげんは、もともとの fおなじだが A ∩ dom fうえでのみ定義ていぎされているというような写像しゃぞうである。

写像しゃぞう fデカルトつもる E × F うえ関係かんけい {x, f(x))} としてかんがえれば、fA への制限せいげんはグラフとして

あらわすことができる。

  1. たん関数かんすう への制限せいげんは、たん である。
  2. かいじょう函数かんすうガンマ函数かんすう自然しぜんすう集合しゅうごう N への制限せいげんである。

性質せいしつ

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  • 写像しゃぞう f: XY定義ていぎいき全体ぜんたい X への制限せいげん f|X = f はもとの函数かんすう自身じしんである。
  • 写像しゃぞう制限せいげんをさらにちいさな集合しゅうごう制限せいげんしたものは、もとの写像しゃぞう直接ちょくせつちいさな集合しゅうごう制限せいげんすることとおなじである。すなわち、AB ⊆ dom f ならば (f|B)|A = f|Aつ。
  • 集合しゅうごう X うえ恒等こうとう写像しゃぞうの、部分ぶぶん集合しゅうごう A への制限せいげんA から Xなかへの包含ほうがん写像しゃぞうである[2]
  • 連続れんぞく写像しゃぞう制限せいげん連続れんぞくである[3][4]

応用おうよう

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ぎゃく写像しゃぞう

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写像しゃぞうぎゃくつためにはたんであることが必要ひつようである。写像しゃぞう fたんしゃでないとき、f の「部分ぶぶんてきぎゃく」を定義ていぎいき制限せいげんしてあたえることができる場合ばあいがある。たとえば函数かんすう

x2 = (−x)2 となるからたんしゃではない。しかし定義ていぎいき x ≥ 0制限せいげんするならばたんしゃであり、この場合ばあい

ぎゃく函数かんすうである。(あるいはわりに定義ていぎいき x ≤ 0制限せいげんするならば、yまけ平方根へいほうこんあたえる函数かんすうぎゃく函数かんすうになる。)べつ方法ほうほうとしてぎゃく函数かんすうあたい函数かんすうとなることをゆるすならば制限せいげん必要ひつようなくなる。

あわ補題ほだい

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位相いそう空間くうかんろんにおける連続れんぞく写像しゃぞうあわ補題ほだいは、写像しゃぞう連続れんぞくせい制限せいげん写像しゃぞう連続れんぞくせいむすけるものである。

あわ補題ほだい
位相いそう空間くうかん A部分ぶぶん集合しゅうごう X, Y がともに閉(またはともにひらく)で A = XYたすものとし、B位相いそう空間くうかんとする。写像しゃぞう f: ABX および Y への制限せいげんがともに連続れんぞくならば、f 自身じしん連続れんぞくである。

この結果けっかもとづけば、位相いそう空間くうかんの閉集合しゅうごうたち(あるいはひらけ集合しゅうごうたち)のうえ定義ていぎされたふたつの連続れんぞく写像しゃぞうから、それらをあわせてあたらしい連続れんぞく写像しゃぞうつくることができる。

写像しゃぞう以外いがい対象たいしょうのへの制限せいげん概念がいねん一般いっぱんそう言葉ことばあたえられる。 そうろんでは、位相いそう空間くうかんかくひらけ集合しゅうごう Uたいしてけん対象たいしょう F(U)てられ、それらが適当てきとう条件じょうけん満足まんぞくすることが要求ようきゅうされる。そのもっと重要じゅうよう条件じょうけんが、包含ほうがん関係かんけいにあるひらき集合しゅうごう対応たいおうする対象たいしょう任意にんいたいあいだ制限せいげんである。すなわち、VU であるとき、 resV,U: F(U) → F(V)存在そんざいして、写像しゃぞう制限せいげん同様どうよう以下いか条件じょうけん満足まんぞくする:

  • X任意にんいひらき集合しゅうごう Uたいし、制限せいげんしゃ resU,U: F(U) → F(U)F(U) うえ恒等こうとうしゃである。
  • WVU なるみっつのひらき集合しゅうごうたいし、制限せいげんしゃ合成ごうせいresW,V ∘ resV,U = resW,Uたす。
  • (局所きょくしょせい): (Ui)ひらけ集合しゅうごう Uひらけ被覆ひふくのとき、切断せつだんs,tF(U)s|Ui = t|Uiかく Uiたすならば s = tつ。
  • (あわ条件じょうけん): (Ui)ひらけ集合しゅうごう Uひらき被覆ひふくかく iたいして切断せつだん siF(Ui)あたえられ、かくたい Ui, Ujたいしてそのまじわりへの si, sj制限せいげん一致いっちするとき、すなわsi|UiUj = sj|UiUj成立せいりつするとき、任意にんいiたいして s|Ui = siたす切断せつだん sF(U)存在そんざいする。

これら条件じょうけんをすべて満足まんぞくする対象たいしょうのあつまりはそうすという。最初さいしょふたつのみをたすならばぜんそうという。

ひだりおよびみぎ制限せいげん

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より一般いっぱんに、EFあいだのあるこう関係かんけい R制限せいげん(あるいは定義ていぎいき制限せいげんまたはひだり制限せいげんA ◁ R は、定義ていぎいきA値域ちいきF でグラフが G(AR) = {(x, y) ∈ G(R) | xA}  であるようなこう関係かんけいとして定義ていぎできる。同様どうように、みぎ制限せいげんあるいは値域ちいき制限せいげん RB定義ていぎすることが出来できる。実際じっさいには、こう関係かんけいE×F 部分ぶぶん集合しゅうごうであるのと同様どうように、関係かんけいとは部分ぶぶん集合しゅうごうのことであると理解りかいすることで、n こう関係かんけい制限せいげん定義ていぎすることが出来できる。これらのケースはそうのスキームには適合てきごうしない。[よう説明せつめい]

はん制限せいげん

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定義ていぎいき E, おわりいき Fこう関係かんけい R の、集合しゅうごう A による定義ていぎいきはん制限せいげん (domain anti-restriction) あるいは定義ていぎいき減算げんざん (domain subtraction) は、(E ∖ A) ◁ R定義ていぎされる。これは、A のすべてのもと定義ていぎいき E からのぞくものである。しばしば AR ともかれる[5]同様どうように、こう関係かんけい R集合しゅうごう B による値域ちいきはん制限せいげん (range anti-restriction) あるいは値域ちいき減算げんざん (range subtraction) は、R ▷ (F ∖ B)定義ていぎされる。これは、B のすべてのもとおわりいき F からのぞくものである。しばしば RB表記ひょうきされる。

出典しゅってん

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参考さんこう文献ぶんけん

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  • Stoll, Robert. Sets, Logic and Axiomatic Theories. W. H. Freeman and Company 
  • Halmos, Paul (1960), Naive Set Theory, Princeton, NJ: D. Van Nostrand Company  Reprinted by Springer-Verlag, New York, 1974. ISBN 0-387-90092-6 (Springer-Verlag edition). Reprinted by Martino Fine Books, 2011. ISBN 978-1-61427-131-4 (Paperback edition).
  • Munkres, James R (2000), Topology, 2, Upper Saddle River: Prentice Hall 
  • Colin Conrad, Adams; David Franzosa, Robert (2008), Introduction to topology: pure and applied, Pearson Prentice Hall 
  • Dunne, S.; Stoddart, Bill (2006), Unifying Theories of Programming: First International Symposium, UTP 2006, Walworth Castle, County Durham, UK, February 5-7, 2006, Revised Selected ... Computer Science and General Issues), Springer 

関連かんれん項目こうもく

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