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Matemática Discreta Aula nº 11 Francisco Restivo 2007-04-11 2 Funções injectivas e sobrejectivas: Uma função pode ser tal que elementos diferentes do seu domínio tenham a mesma imagem no seu codomínio, Ou então que existam elementos do seu codomínio que não são imagem de nenhum elemento do seu domínio. Definições: Seja f: A → B uma função. A função f diz-se injectiva se ∀a,a’∈A, se (a,b),(a’,b’)∈f ∧ a≠a’ então b≠b’. A função f diz-se sobrejectiva se ∀b∈B, ∃a∈A tal que (a,b)∈f. Em R×R, a função quadrado não é injectiva nem sobrejectiva. E a função 3x – 7? 3 Teorema: Dada uma função f: A → B entre dois conjuntos finitos, Se f é injectiva, então |A| ≤ |B| Se f é sobrejectiva, então |A| ≥ |B| Função injectiva: todas as imagens são diferentes Função sobrejectiva: todas os elementos de B são imagens 4 Teoremas: Se duas funções f: A → B e g: B → C são ambas injectivas, então a função composta g°f também é injectiva. Se duas funções f: A → B e g: B → C são ambas sobrejectivas, então a função composta g°f também é sobrejectiva. 5 Não funciona em sentido contrário, mas… Teoremas: Dadas duas funções f: A → B e g: B → C se a função composta g°f é injectiva, então f é injectiva. Dadas duas funções f: A → B e g: B → C se a função composta g°f é sobrejectiva, então g é sobrejectiva. 6 Funções bijectivas: Uma função f: A → B simultâneamente injectiva e sobrejectiva, diz- se bijectiva (ou uma bijecção). Função bijectiva: correspondência um a um Teoremas: A composição de duas bijecções é uma bijecção. Se A e B são finitos, então |A| = |B| A função identidade é uma bijecção. 7 Função inversa: Será que invertendo o sentido das setas da função f: A → B se obtem uma função g: B → A? Não é garantido! Tem se ser sobrejectiva, para todos os elementos de B terem uma imagem. E tem de ser injectiva, para nenhum elemento de B ter mais do que uma imagem. Teorema: Se f: A → B é uma função, a relação g = {(b, a) ∈ B× A: (a, b) ∈ f} é uma função se e só se f é uma bijecção. Definição: Se f: A → B é uma bijecção, a função g: B → A definida por g(b)=a se e só se f(a)=b designa-se por função inversa de f, f-1. Teorema: Se f: A → B é uma função e f-1: B → A a sua inversa, f-1°f e f°f-1 são identidades. 8 Cardinalidade (referência muito breve a Cantor): Segundo Cantor, dois conjuntos finitos A e B têm a mesma cardinalidade, |A| = |B|, se existir uma bijecção f: A → B. Um conjunto com a cardinalidade de Z+ diz-se infinito contável. A sua cardinalidade é א0 (alef zero). O conjunto R não é infinito contável. Não é possível encontrar uma bijecção f: Z+→ R (prova-se por contradição). A sua cardinalidade é c (de continuum). Cantor descobriu uma sequência infinita de diferentes cardinalidades infinitas: א0 = |Z+| א1 = |P(Z+)| א2 = |P(P(Z+))|, etc. 9 Definições de Cantor: Sendo A e B dois conjuntos finitos tais que |A| = α e |B| = β, então α + β = |A∪B|, desde que A∩B=Φ αβ = |A×B| βα = |C|, em que C é o conjunto de todas as funções A → B. Hipótese de Cantor: c = א1 Gödel, outro grande matemático, provou em 1938 que é impossível provar que c ≠ א1. O conjunto de todas as funções binárias com N bites tem cardinalidade 2N. Porquê? 10 Aplicação às bases de dados relacionais: Uma base de dados relacional com atributos A1, A2, …, An é um conjunto de relações entre os conjuntos Xi de dados associado aos atributos Ai. Cada relação R ⊆ X1×X2×…× Xm é uma tabela. Cada elemento é um registo. Dependência funcional: Um atributo Aj diz-se funcionalmente dependente do atributo Ai se não ocorrem registos com o mesmo valor de Ai e diferentes valores de Aj. Se projectarmos a relação R nos atributos Ai e Aj, obtem-se uma relação S com todos os pares ordenados (xi, xj) que figuravam em R. Se S for uma função. Há dependência funcional entre Ai e Aj. 11 Exemplo: Verificar se há dependência funcional entre A1 e A3. A1 A2 A3 A4 α1 β1 γ2 δ1 α1 β2 γ2 δ3 α1 β3 γ2 δ5 α2 β4 γ1 δ1 α3 β3 γ2 δ2 α3 β1 γ2 δ4 α3 β2 γ2 δ4 X1={α1, α2, α3}, X2={β1, β2, β3, β4}, X3={γ1, γ2}, X4={δ1, δ2, δ3, δ4, δ5} S = {(α1, γ2), (α2, γ1), (α3, γ2)} é uma função! A coluna A3 é redundante (desperdiça espaço) e pode originar erros. A1 A3 12 Exemplo mau: No. encomenda Referência Nome Morada Quantidade Preço ... ... ... ... ... ... Se fizermos uma projecção por Nome e Morada, corremos o risco de obter mais que uma morada para o mesmo nome, por simples erro de introdução de dados! Segunda forma normal: nenhum atributo não primário é funcionalmente dependente em nenhum subconjunto de uma chave. Terceira forma normal: além disso, sempre que um atributo não primário é funcionalmente dependente de um conjunto de atributos, este contem uma chave como um subconjunto. Matemática Discreta
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