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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。 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

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

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。

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