集合と位相の問題
, とする。 を のべき集合( の部分集合全体の集合)とし、 を から への単射全体の集合とする。直積集合
の濃度(元の個数)を求めよ。
この問題で使うもの
- 写像・単射の個数と集合の濃度(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(6 技能)
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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。
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
直積集合の濃度 と、べき集合の濃度 、単射の個数 を使います。
ヒント 2
, なので、、 です。
ヒント 3
, です。あとはこの 2 つを掛けます。
答えと解説
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解説を読む
直積集合の濃度は、それぞれの集合の濃度の積になります。, のとき です。そこで、 と をそれぞれ求めます。
1. べき集合の濃度
なので
( の各元 について「 に入れる・入れない」の 通りずつを選ぶので、積の法則から 通りです。)
2. 単射の個数
, なので、単射の個数は
( は 通り、 は 以外の 通り、 は 以外の 通りです。)
3. 直積の濃度
よって、求める濃度は です。
別解
の部分集合の個数は である。 から への単射の個数は、 の像を順に選ぶと考えて である()。直積集合の元の個数は各集合の元の個数の積なので、 となる。検算として となり一致する。