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Bijection/Injection/Surjection

Posté par
zartos
05-11-19 à 01:17

Salut,

j'ai besoin de démontrer ces trois propriétés :

1 )  Soient X et Y deux ensembles finis, si card(X) card(Y) et f : X \mapsto Y est surjective, alors f est bijective.

2) Soient X et Y deux ensembles finis, si card(X) card(Y) et f : X \mapsto Y est injective, alors f est bijective.

3) Soient f : X \mapsto Y et g : Y \mapsto Z deux fonctions. Si f et g sont bijectives, alors g \circ f est bijective et (g \circ f)^{-1} = f^{-1} \circ g^{-1}

pour la 1) par definition si f est surjective alors chaque element de Y doit avoir au moins un antecedent sur X, or card(X) card(Y) donc il y a forcément un élément de Y qui va avoir au moins deux antécedents sur X alors je ne vois pas comment f peut être bijective

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:27

Si f est surjective, pour tout y dans Y il existe x dans X tq f(x) = y
Considère la relation d'équivalence
Sur X définie par a~b ssi f(a) = f(b)

La classe correspondant à y est l'ensemble de ses antécédents.
Tu as donc une bijection entre Y et X/~.
Et donc Card(X) <= Card(Y) = Card(X/~).
Mais card(X/~) <= card(X) car tu regroupes les éléments de X
Donc card(X) = card(Y) = Card(X/~) et la relation ~ est triviale (c'est à dire qu'il n'y a dans la classe de x, que x lui meme). Et donc f est injective

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:32

L'application Y->X/~ est bien une bijection et deux éléments de Y différents ont des antécédents tous différents (injection) et parce que tout element de [x] est un antécédent par f de y=f(a) (surjection).

Je te laisse formaliser tout cela et nous faire la suite de l'exo

Posté par
jsvdb
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:32

Bonjour zartos.

1) Si Card(X) Card(Y) alors, par définition, c'est qu'il existe une injection de X dans Y.
Si de plus il existe une surjection de X sur Y alors on a également Card(X) Card(Y).
Donc Card(X) = Card(Y) et par définition toujours, cela signifie qu'ils sont en bijection.

2) Même type de raisonnement

3) Tu montres que g o f est à la fois injective et surjective.

Ensuite g o f : X -> Z et donc (g o f)^(-1) : Z -> X.

Par suite (g \circ f)^{-1}(z) est l'unique élément x\in X tel que (g o f)(x) = z ie

g (f(x)) = z et f(x) = g^{-1}(z) et donc

(g \circ f)^{-1}(z)=x = f^{-1}(g^{-1}(z))=(f^{-1}\circ g^{-1})(z)

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:37

Oui mais il faut montrer que f est injective, pas seulement qu'il existe une bijection entre X et Y

Posté par
jsvdb
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:40

Ah oui très juste ...

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 01:41

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 18:49

Citation :
La classe correspondant à y est l'ensemble de ses antécédents.


je ne vois pas comment

\dot{y} = \{x \in X, x \sim y\} = \{ x \in X, f(x)= f(y)\}

Pourquoi cet ensemble correspond-t-il à l'ensemble des antécédents de y ?

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 18:52

Non, ~ est une relation binaire sur X\times X
Je dis qu'il y a, puisque f est surjective, une bijection de Y\to X\!/\!\sim.
Peux-tu me la donner ?

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 18:54

En fait, on n'a besoin que d'une injection, mais en l'occurence il y a une bijection

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:03

Je ne crois pas avoir bien compris et par X/~ vous voulez dire la classe d'équivalence de y ?

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:07

Non X/~ est l'ensemble formé des classes d'équivalence de la relation ~. C'est un ensemble qui contient des sous-ensembles de X. Y'a pas de y ici.
Prends x\in X. Quelle est la classe d'équivalence de x ?

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:13

Citation :
Prends x\in X. Quelle est la classe d'équivalence de x ?


\dot{x} = \{y \in X, y \sim x\} = \{ y \in X, f(y)= f(x)\}

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:15

Oui ! Mais j'aurais préféré que tu écrives des x' ou des a, à la place des y pour éviter les confusions.
Bon alors, est-ce que tu peux me décrire les éléments de \dot{x} avec une phrase en français ?

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:16

Si j'appelle y := f(x), que sont les éléments de \dot{x}, avec une phrase contenant le mot "y"

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:19

Les éléments de \dot{x} sont les éléments qui sont équivalents à x lui même

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:20

Oui, mais en fonction de y ça donne quoi ?

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:27

tous les y \in X tels que f(y) = y ?

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:27

Si y = f(x), \dot{x} = \{a\in X : f(a) = y\} est l'ensemble des ... de y par f

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:33

Quel mot il manque ?

Posté par
zartos
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:38

Ah d'accord, c'est clair maintenant!  Vous aviez raison, c'est beaucoup plus mieux avec des x' ou des a. Donc \dot{x} = \{a\in X : f(a) = y\} est l'ensemble des antécédents de y par f. Mais je ne comprends toujours pas le X/~

Posté par
Ulmiere
re : Bijection/Injection/Surjection 05-11-19 à 19:43

Oui ! c'est ça
\dot{x} est donc l'image réciproque de {y} par f, qu'on note en général f^{-1}(\{y\})

Maintenant, je définis \pi : Y \to X/\!\sim par \pi(y) = f^{-1}(\{y\})

1) Pourquoi \pi est-elle bien définie sur Y ?
2) Pourquoi est-elle injective ?
3) (Bonus) Pourquoi est-elle surjective ?



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