双射
双射(bijection)是在两个集合之间不重不漏地配对元素的函数。从 到 的函数 若不同输入不会得到同一输出,称单射;若 中每个元素都能被某个输入取得,称满射。两项同时成立才是双射。
从配对看定义
令 、,规定 。输出互不重复,故单射;三个输出覆盖 ,故满射。逐个倒过来读,可得逆函数 。一般地,函数存在定义在整个 上的逆函数,当且仅当它是双射。
无限集合也能一一配对
在实数上, 是双射。若 ,消去得到 ,所以单射;给定任何目标 ,取 就有 ,所以满射。逆函数由同一计算得到 。
把定义域改成非负整数, 仍单射,却不满射到非负整数:0 没有原像。证明“大小相同”时要写清定义域与陪域,单凭一条没有重复的配对规则不够。有限集合的双射保证元素个数相同;对无限集合,双射仍是比较基数的准确工具,见可数集。