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集合と位相の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 集合と位相

, とする。 のべき集合( の部分集合全体の集合)を 、 から への単射全体の集合を とする。直積集合

の濃度 を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(6 技能)
算数中学高校大学大学院

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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 樹形図で数え上げる
  2. 積の法則と和の法則
  3. 和の法則・積の法則と樹形図
  4. 順列・円順列・重複順列
  5. 組合せ
  6. 写像・単射の個数と集合の濃度

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

「べき集合の濃度 」「単射の個数 」「直積の濃度 」の 3 つを組み合わせて使います。

ヒント 2

です。, を公式に代入しましょう。

ヒント 3

です。あとは を計算して掛け合わせます。

答えと解説

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解説を読む

直積の濃度の公式 を使うために、 と をそれぞれ求める。

1. べき集合の濃度
なので、 の各元 について「部分集合 に入れる・入れない」の 通りずつを選ぶと考えて

2. 単射の個数
単射 では、 が互いに異なる の元になる。 の選び方は 通り、 は 以外の 通り、 は残りの 通りなので

3. 直積の濃度
と は互いに無関係に選べるので、積の法則(直積の濃度の公式)により

よって である。

別解

。 から への単射の個数は ( は 4 通り、 は残り 3 通り、 は残り 2 通り)。直積の濃度は積なので 。検算: で一致する。

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