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Surjektivität allgemein zeigen

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Tags: Funktion, surjektivität zeigen

 
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discmaster

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13:20 Uhr, 21.02.2012

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Liebe Community,

ich bin verzweifelt auf der suche nach einem "Rezept" um Surjektivität nachzuweisen oder zu widerlegen.

Injektivität ist ja noch recht simpel mit f(x1)=f(x2)x1=x2

Und ich frage mich ob es sowas nicht auch für Surjektivität gibt, also irgendwas ganz Allgemeines, ein Standardverfahren. Irgendwie finde ich im Netz kein Beispiel das ich verwenden könnte.

Die Funktion mit der ich mich gerade beschäftige sieht wie folgt aus: f(x)=x-2x-3
Injektivität habe ich zeigen können, die Aufgabenstellung verlangt aber das ich zeige, dass die Umkehrfunktion existiert. Als Umkehrfunktion habe ich ermittelt: f-1(y)=3y-2y-1.

Irgendwo habe ich gelesen, dass f(f-1(y))=y sein muss, dann liegt Surjektivität vor. Allerdings ist f(f-1(argument)) immer gleich argument oder nicht?!

Ich hoffe ihr könnt mir helfen, diese Frage konnte mir irgendwie noch keiner so richtig beantworten...
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)

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michaL

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13:45 Uhr, 21.02.2012

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Hallo,

injektive Funktionen definiert man ja gerade so. D.h. eine Funktion f:X\ToY heißt injektiv, wenn für alle x,yX gilt: f(x)=f(y)x=y.
Insofern ist dieser "Standardweg" ja nichts anderes, als die Definition anzuwenden.
Wenn wir uns soweit einig sind, stellt sich mir die Frage, wieso im Falle von Surjektiv genau dieser Weg nicht auch klappen sollte, d.h. auch hier einfach die Definition anwenden?!

Eine Funktion f:X\ToY gilt (gemeinhin) als surjektiv, wenn füra alle yY ein xX existiert, sodass f(x)=y gilt.

Der "Standardweg" wäre also in diesem Fall: zeige zu jedem yinY ein Urbild xX her.
Wo liegt da die Schwierigkeit?

Die Gleichung f(f-1(y))=y gilt eigentlich allgemein, taugt also als Kriterium für die Surjektivität nicht! Dabei ist aber zu beachten, dass der Term f-1 mindestens missverständlich ist.

Man könnte eher sagen, dass f (genau dann) surjektiv ist, wenn umgekehrt STETS f-1f((x)){x} gilt.

Aber das ist eigentlich kein Kriterium, das praktikabler wäre als jenes, welches ich oben aufgeschrieben habe.

Mfg Michael
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pwmeyer

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18:24 Uhr, 21.02.2012

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Hallo,

wenn man das noch einmal auf Dein Beispiel bezieht: Zu gegebenem y ist ein x zu suchen mit f(x)=y. Bei Deiner Bestimmung von x hast Du offensichtlich durch y-1 dividiert, was nicht geht, wenn y=1 ist. Das gibt den Hinweis, dass 1 nicht im Bild von f liegen könnte.

In der Tat:

x-2x-3=1x-2=x-32=3 Widerspruch

Also gibt es kein x mit f(x)=1.

Gruß pwm
discmaster

discmaster aktiv_icon

11:40 Uhr, 22.02.2012

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@michaL Kann man daraus folgern, dass Surjektivität quasi Injektivität der Umkehrfunktion bedeutet? Das kann doch eigentlich nicht sein, denn injektiv bedeutet ja, dass ein xX auf genau ein yY abgebildet wird. Surjektivität dagegen besagt, dass zu jedem yY mindestens ein xX existiert.
Wo hab ich jetzt meinen Denkfehler? Oder hab ich die Antwort gänzlich mißverstanden?
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hagman

hagman aktiv_icon

18:46 Uhr, 22.02.2012

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Nicht ganz.
Problem: Der Begriff der Umkehrfunktion ist nicht eindeutig.
Wenn f:AB eine Abbildung ist und g:BA ebenfalls, so kann es sein, dass
gf:AA,xg(f(x)) die identische Abbildung von A auf sich selbst ist; in dem Fall ist f injektiv (und genau dann, wenn f injektiv ist, gibt es auch tatsächlich solch eine "linksseitige Umkehrabbildung" g; hierbei ist g surjektiv, siehe unten).
Oder es kann sein, dass
fg:BB,xf(g(x)) die identische Abbildung von B auf sich selbst ist; in dem Fall ist f surjektiv (und genau dann, wenn f surjektiv ist, gibt es auch tatsächlich solch eine "rechtsseitige Umkehrabbildung" g; hierbei ist g injektiv, siehe oben).
Oder es kann sogar sein,dass sowohl fg als auch gf die identische Abbildung (von A bzw. B auf sich selbst) ist; in dem Fall ist f sogar bijektiv (und genau dann, wenn f bijektiv ist, gibt es solch eine "beidseitige Umkehrabbildung" g; hierbei ist auch g bijektiv, siehe oben).
Antwort
michaL

michaL aktiv_icon

18:59 Uhr, 22.02.2012

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Hallo,

um auf deine konkrete Frage auch eine konkrete Antwort zu geben:
Damit f:XY surjektiv ist, muss die (besser: eine) "Umkehrfunktion" definierbar sein, die dann ein "Umkehr"bild für alle yY liefert.

Mfg Michael