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、 を単射 全体の集合とする。直積集合
の濃度 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
べき集合の濃度 、単射の個数 、直積の濃度 を使います。
ヒント 2
と分けて、それぞれを求めます。単射 は の行き先を互いに異なるように選ぶことに対応します。
ヒント 3
、 です。あとは積を計算します。
答えと解説
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解説を読む
, である。
手順 1:べき集合の濃度を求める。 のとき である( の各元について「 に入れる・入れない」の 通りがあるため)。 なので
手順 2:単射の個数を求める。 , のとき、単射 の個数は である( の行き先を、互いに異なるように順に選ぶため)。, なので
手順 3:直積の濃度を求める。 有限集合 に対し である(積の法則)。 の選び方と の選び方は互いに影響しないので
よって である。
別解
。単射 の個数は 。直積の濃度は各濃度の積なので 。検算: の元 1,2,3 の像の選び方は順に 4,3,2 通りで 24 通り。部分集合は各元を含むか含まないかで 通り。よって 。