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aritmetica: applicazione inversa
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@@ -92,13 +92,19 @@ funzione.
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\begin{definition}[Applicazione]
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Dati due insiemi $S$ e $T$, si dice che $\sigma$ è un'applicazione
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da $S$ a $T$, se $\sigma \subseteq S \times T \land \forall s \in S, \existsone
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da $S$ a $T$, se $\sigma \subseteq (S \times T) \land \forall s \in S, \existsone
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t \in T \mid (s, t) \in \sigma$. Tale applicazione allora si scrive come
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$\sigma : S \to T$.
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\end{definition}
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Si scrive $\sigma : s \rightarrowtail \sigma(s)$ per sottintendere che
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$\forall \, (s, t) \in \sigma, (s, t) = (s, \sigma(t))$.
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$\forall \, (s, t) \in \sigma, (s, t) = (s, \sigma(t))$. Dato
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$t=\sigma(s)$, si dice che $t$ è l'\textit{immagine} di $s$ appartenente
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al \textit{codominio} $T$, enunciato come $\Codom(\sigma)$, mentre $s$ è
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la \textit{preimmagine} di $t$, appartenente al \textit{dominio} $S$, detto
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$\Dom(\sigma)$. L'insieme ${(s, t) \in \Dom(\sigma) \times \Codom(\sigma) \mid (s, t) \in \sigma}$ è
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detto \textit{grafico} di $\sigma$, ossia $\Gr(\sigma)$.
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\subsection{Proprietà delle applicazioni}
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@@ -187,9 +193,12 @@ ereditate dalle applicazioni di cui è composta se tutte queste le rispettano, o
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\end{lemma}
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\begin{proof}
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Dal momento che $\sigma$ è surgettiva $\forall s \in \Dom(\sigma),
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\exists t \in \Codom(\sigma) \mid t = \sigma(s)$. Tuttavia, essendo $t \in \Dom(\tau)$,
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$\exists u \in \Codom(\tau) \mid u = \tau(t) = \tau(\sigma(s))$.
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Dal momento che $\tau$ è surgettiva, allora $\forall u \in
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\Codom(\tau), \exists t \in \Dom(\tau) \mid u = \tau(t)$.
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Poiché $t \in \Codom(\sigma)$, allora, poiché anche
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$\sigma$ è surgettiva, $\exists s \in \Dom(\sigma) \mid
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t = \sigma(s)$. Pertanto $\exists s \in \Dom(\sigma) \mid
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u = \tau(\sigma(s))$.
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\end{proof}
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\begin{lemma}[Bigettività della composizione]
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@@ -203,3 +212,51 @@ ereditate dalle applicazioni di cui è composta se tutte queste le rispettano, o
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\ref{lemma:surgettivita_composizione}.
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\end{proof}
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\section{Applicazione inversa}
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Qualora un'applicazione $\sigma : S \to T$ sia bigettiva, si dice che essa
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crea una \textit{corrispondenza biunivoca} tra $S$ e $T$, ossia che dato un
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elemento qualsiasi appartenente a $S$ è possibile associarlo ad un unico elemento
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di $T$, e viceversa. Questo è possibile dal momento che $\sigma$ è sia iniettiva
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($\forall t \in T, \existsone \lor \nexists s \in S \mid t = \sigma(s)$) che
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surgettiva ($\forall t \in T, \exists s \in S \mid t = \sigma(s)$), prescrivendo
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che $\forall t \in T, \existsone s \in S \mid t = \sigma(s)$.
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Da questa conclusione è possibile definire l'\textit{applicazione inversa} di
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$\sigma$, detta $\sigma^{-1}$, che è l'applicazione che associa ad ogni $t \in T$
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un unico $s \in S$. Quindi, $t = \sigma(s) \iff s = \sigma^{-1} (t)$.
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In particolare, $(\sigma \circ \sigma^{-1}) = (\sigma^{-1} \circ \sigma) = \Id$,
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ossia l'identità di $\sigma$, per la quale ogni elemento viene associato a sé stesso.
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Banalmente, per ogni applicazione $\alpha$, $(\alpha \circ \Id) = (\Id \circ \alpha) = \alpha$.
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\begin{lemma}
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$\sigma : S \to T$ è una corrispondenza biunivoca se e solo se
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esiste un'applicazione $\mu : T \to S$ tale per cui
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$(\sigma \circ \mu) = (\mu \circ \sigma) = \Id$.
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\end{lemma}
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\begin{proof}
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Dal momento che $\sigma$ è bigettiva, $\sigma^{-1}$ esiste, e questa è
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tale per cui $(\sigma \circ \mu) = (\mu \circ \sigma) = \Id$.
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In direzione opposta, se esiste una $\mu$ tale per cui $(\sigma \circ \mu) =
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(\mu \circ \sigma) = \Id$, allora:
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\begin{itemize}
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\item $\sigma$ è iniettiva: $\sigma(s_1) = \sigma(s_2) \implies
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\mu(\sigma(s_1)) = \mu(\sigma(s_2)) \implies s_1 = s_2$.
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\item $\sigma$ è surgettiva: $\forall t \in T, t = \sigma(\mu(t)) \implies
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\exists s = \mu(t) \in S \mid t = \sigma(s)$.
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\end{itemize}
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\end{proof}
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\begin{lemma}[Unicità dell'applicazione inversa]
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Per ogni applicazione bigettiva $\sigma$, $\sigma^{-1}$ è unica.
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\end{lemma}
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\begin{proof}
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Poniamo $\alpha \neq \beta$ come due applicazioni inverse distinte
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di $\sigma$. Allora $\alpha = \alpha \circ (\sigma \circ \beta) =
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(\alpha \circ \sigma) \circ \beta = \beta$, che è una contraddizione.
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\end{proof}
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Binary file not shown.
@@ -32,15 +32,25 @@
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\let\exists\undefined
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\DeclareMathOperator{\exists}{\oldexists}
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\let\oldnexists\nexists
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\let\nexists\undefined
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\DeclareMathOperator{\nexists}{\oldnexists}
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\let\oldlnot\lnot
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\let\lnot\undefined
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\DeclareMathOperator{\lnot}{\oldlnot}
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\let\oldcirc\circ
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\let\circ\undefined
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\DeclareMathOperator{\circ}{\oldcirc}
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\DeclareMathOperator{\existsone}{\exists !}
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\DeclareMathOperator{\cl}{cl}
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\DeclareMathOperator{\Dom}{Dom}
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\DeclareMathOperator{\Codom}{Cod}
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\DeclareMathOperator{\Gr}{Gr}
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\DeclareMathOperator{\Id}{Id}
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\let\oldemptyset\emptyset
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\let\emptyset\varnothing
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