Surjektive funktionen

Aufrufe: 419     Aktiv: 31.10.2020 um 10:37

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wie soll man den menge und wertebereich betrachten damit die gesamtzahl von surjektiven funktionen herausgefunden wird.

 bei injektiven kanns z.B. mittels faktoriel gerechnet werden

 

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Verstehe ich dich richtig, dass du eine Formel für die Anzahl der surjektiven Funktionen \(A\to B\) für endliche Mengen \(A,B\) finden willst?   ─   stal 29.10.2020 um 23:26

ja genau aber will nicht unbedingt ne formel sondern brauch ich zu checken wie man da aufs ergebnis kommt   ─   lena10202 29.10.2020 um 23:30
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Angenommen, wir haben zwei Mengen \(A\) und \(B\) mit \(|A|=n\) und \(|B|=m\). Klar sollte sein, dass es im Fall \(n<m\) keine surjektiven Funktionen \(A\to B\) gibt. 

Ist \(n\geq m\), gibt es genau \(m^n\) Funktionen von \(A\) nach \(B\). Nun subtrahieren wir davon alle nichtsurjektiven Funktionen. Das sind alle Funktionen, die von \(A\) in eine \((m-1)\)-elementige Teilmenge von \(B\) abbilden. Es gibt \(\binom{m}{m-1}\) viele solche Teilmengen und jeweils \((m-1)^{n}\) viele Funktionen in diese Mengen. Bis jetzt lautet unsere Formel also \(m^n-\binom{m}{m-1}(m-1)^n\).

Allerdings ziehen wir in diesem Schritt manche Funktionen doppelt ab, nämlich genau die, die in eine \((m-2)\)-elementige Teilmenge von \(B\) abbilden. Diese müssen wir also wieder hinzuzählen; analog zu oben ist deren Anzahl \(\binom m{m-2}(m-2)^n\). Jetzt zählen wir aber wieder manche Funktionen zuviel, und zwar die, die in eine \((m-3)\)-elementige Teilmenge abbilden u.s.w.

Als gesamte Formel ergibt sich so $$m^n-\binom m{m-1}(m-1)^n+\binom m{m-2}(m-2)^n-\ldots\pm\binom m11^n=\sum_{i=1}^m(-1)^{m-i}\binom{m}{i}i^n.$$

Ein anderer Ansatz ist, mit Rekursionsformeln zu arbeiten. Sei \(S(n,m)\) die Anzahl der surjektiven Funktionen \(\{1,\ldots,n\}\to\{1,\ldots,m\}\). Dann gelten offenbar die Basisfälle $$S(n,m)=\begin{cases}1,&n=m=0,\\0,&n>m=0,\\0,&n<m,\\n!,&n=m.\end{cases}$$ Indem man die surjektiven Funktionen danach unterscheidet, ob \(f(n)\in f(\{1,\ldots,n-1\})\), erhält man die Rekursionsformel $$S(n,m)=m(S(n-1,m-1)+S(n-1,m)).$$

 

Ich hoffe, das hilft dir weiter. Wenn du noch Fragen hast - auch zu einem konkreten Problem - kannst du diese gern noch stellen.

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danke sehr u können sie mit rekursionsformel ein konkretes bsp durchführen

vielen dank im vorhinein
  ─   lena10202 31.10.2020 um 10:06

Zum Beispiel ist \begin{align}S(4,3)&=3(S(3,2)+S(3,3))=3S(3,2)+18,\\S(3,2)&=2(S(2,1)+S(2,2))=2S(2,1)+4,\\S(2,1)&=S(1,0)+S(1,1)=0+1=1,\\\Longrightarrow S(3,2)&=2\cdot1+4=6,\\\Longrightarrow S(4,3)&=3\cdot6+18=36.\end{align}   ─   stal 31.10.2020 um 10:36

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