คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
1. ฟังก์ ชันจากเซต A ไปเซต B
8.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
่
ก่อนอื่นครู ควรทบทวนเพื่อตรวจสอบว่านักเรี ยนเข้าใจหรื อไม่วาฟังก์ชนเป็ นความสัมพันธ์แบบหนึ่ง ที่มีสมบัติพิเศษ
ั
กล่าวคือสมาชิกตัวหน้าของความสัมพันธ์ที่เป็ นฟังก์ชนนั้นจะไม่ถูกใช้ซ้ า และอาจทบทวนนักเรี ยนให้ยอนนึกไปถึง
ั ํ ้
ความสัมพันธ์จากเซต A ไปเซต B เพื่อบ่งบอกให้แน่ชดว่าสมาชิกตัวหน้าและสมาชิกตัวหลังของคูอนดับใน
ั ่ ั
ความสัมพันธ์จะมาจากเซตใด ดังนั้นในฐานะที่ฟังก์ชนเป็ นความสัมพันธ์แบบหนึ่งการกําหนดว่าสมาชิกตัวหน้าและ
ั
สมาชิกตัวหลังของคู่อนดับในฟังก์ชนมาจากเซตใด จึงทําได้ในทํานองเดียวกันกับความสัมพันธ์หากแต่มีเงื่อนไข
ั ั
บางอย่างเพิ่มเติม ซึ่งได้กล่าวถึงในสื่ อตอนนี้
เมื่อมาถึงตอนนี้ครู อาจยํ้าอีกครั้งว่า ความสัมพันธ์ r จากเซต A ไปเซต B มีเงื่อนไขเพียง Dr Ì A และ
Rr Ì B ในขณะที่ฟังก์ชน f : A B ต้องมีเงื่อนไขที่สาคัญคือ Df = A และ Rf Ì B นอกจากนี้ ครู อาจ
ั ํ
ให้นกเรี ยนช่วยกันยกตัวอย่างเซต A และเซต B และฟังก์ชนจากเซต A ไปเซต B ดังกล่าว ทั้งนี้อาจให้
ั ั
นักเรี ยนลองนึกถึงเซต A หรื อเซต B ที่เป็ นเซตอนันต์
9.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ในตอนนี้ได้ต้งข้อสังเกตต่างๆ เกี่ยวกับฟังก์ชนจาก เซต A ไปเซต B และการนับจํานวนฟังก์ชนทั้งหมดที่
ั ั ั
เป็ นไปได้จาก เซต A ไปเซต B เมื่อทั้งคู่เป็ นเซตจํากัด
เมื่อถึงตอนนี้ครู อาจให้นกเรี ยนช่วยกันอภิปรายหากเซต A หรื อเซต B เป็ นเซตว่างแล้วจะมีฟังก์ชนจากเซต A ไป
ั ั
เซต B หรื อไม่ ถ้าหากมีฟังก์ชนนั้นคือเซตใด
ั
สําหรับการนับจํานวนฟังก์ชนทั้งหมดที่เป็ นไปได้จากเซต A ไปเซต B เมื่อทั้งคู่เป็ นเซตจํากัดนั้น หากนักเรี ยน
ั
ยังไม่เข้าใจในทีแรกครู อาจแบ่งการอธิบายเป็ นขั้นๆ ดังนี้
1. ให้ n(A) = 1 แล้วค่อยๆ เพิม n(B ) จาก 1 เป็ น 2 เป็ น 3 เรื่ อยไปจนเป็ นจํานวนนับ m ใดๆ
่
2. ให้ n(B ) = 1 แล้วค่อยๆ เพิ่ม n(A) จาก 1 เป็ น 2 เป็ น 3 เรื่ อยไปจนเป็ นจํานวนนับ n ใดๆ
3. ให้ n(A) = n และ n(B ) = m เมื่อ n และ m เป็ นจํานวนนับใดๆ
10.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
สําหรับการนับจํานวนฟังก์ชนทั้งหมดที่เป็ นไปได้จากเซต A ไปเซต B เมื่อทั้งคูเ่ ป็ นเซตจํากัดที่อธิบายไว้ใน
ั
สื่ อนั้น แท้จริ งแล้วใช้หลักการคูณ ซึ่งเป็ นหลักการนับเบื้องต้นที่กล่าวว่า หากงานชิ้นใหญ่หนึ่งสามารถแบ่ง
ออกเป็ นงานย่อยๆ ได้ k งาน โดยแต่ละงานย่อยมีจานวนวิธีในการทํางานย่อยให้สาเร็ จเป็ น
ํ ํ
n1, n2 , n 3 , ..., nk วิธี ตามลําดับแล้ว จํานวนวิธีที่จะทํางานชิ้นใหญ่น้ นให้สาเร็ จจะเป็ น n1n2n 3 nk วิธี
ั ํ
ซึ่งรายละเอียดสําหรับหลักการนับเบื้องต้นนี้นกเรี ยนจะได้ศึกษาในสื่ อชุดการนับและความน่าจะเป็ นโดย
ั
อาจารย์ณฐกาญจน์ต่อไป
ั
เมื่อนักเรี ยนเข้าใจเรื่ องการนับจํานวนฟังก์ชนทั้งหมดที่เป็ นไปได้จากเซต A ไปเซต B เมื่อทั้งคู่เป็ นเซตจํากัด
ั
แล้วครู อาจยกตัวอย่างเหล่านี้เพิ่มเติม
ตัวอย่ าง 1 ถ้า A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} และ B = {1, 2, 3} แล้วจงหาจํานวนฟังก์ชน f : A B ั
ทั้งหมดซึ่ง f (1) = 1 และ f (2) = 2
ํ ่
วิธีทา จากโจทย์จะได้วา Df = A และ (1,1) และ (2, 2) Î f นันคือ ่
f = {(1,1), (2,2), (3,), (4,), (5,), (6,)} ดังนั้นในการสร้างฟั งก์ชน f ต้องนําสมาชิกของ B มา
ั
่ ั
จับคูกบ 3, 4, 5 และ 6 ตามลําดับ ซึ่งตัวเลขทั้งสี่ น้ ีสามารถจับคู่กบสมาชิกของ B ได้ตวละ 3 วิธี ดังนั้นจะ
ั ั
่
ได้วาจํานวนฟังก์ชน f : A B ทั้งหมดซึ่ง f (1) = 1 และ f (2) = 2 คือ 34 = 81 ฟังก์ชน
ั ั
ตัวอย่ าง 2 ถ้า A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} และ B = {1, 2, 3} แล้วจงหาจํานวนฟังก์ชน f : A B ั
ทั้งหมดซึ่ง f (1) ¹ 1 หรื อ f (2) ¹ 2
วิธีทา เนื่องจากจํานวนฟังก์ชน f : A B ทั้งหมดซึ่ง f (1) ¹ 1 หรื อ f (2) ¹ 2 คือ จํานวนฟังก์ชน
ํ ั ั
f : A B ทั้งหมดที่นา f : A B ซึ่ ง f (1) = 1 และ f (2) = 2 ออกไป ดังนั้นจํานวนฟั งก์ชน
ํ ั
f : A B ทั้งหมดซึ่ ง f (1) ¹ 1 หรื อ f (2) ¹ 2 คือ 36 - 81 = 648 ฟั งก์ชน ั
11.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
แบบฝึ กหัดเพิมเติมเรื่องฟังก์ ชันจากเซต A ไปเซต B
่
1. กําหนดให้ A = {1, 2, 3} และ P (A) คือพาวเวอร์เซตของ A จํานวนฟังก์ชนทั้งหมดที่เป็ นไปได้จากเซต
ั
A ไปเซต P (A) มีมากกว่าหรื อน้อยกว่าจํานวนฟั งก์ชนทั้งหมดที่เป็ นไปได้จากเซต P (A) ไป A อยูกี่ฟังก์ชน
ั ่ ั
2. สําหรับจํานวนนับ n และ m ใดๆ จงแสดงว่า m n £ 2nm และ n m £ 2nm
3. กําหนดให้ A = {1, 2, 3, 4, 5, 6} และ B = {x Î || x | £ 6} จงหาจํานวนสมาชิกของเซต
{f : A B | x หาร f (x ) ลงตัว ทุก x Î A}
4. กําหนดให้ A = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, B = {{1}, {2}, {3}, {4}, {5}, {6}}, และ
F = {f : A B | x Ï f (x ) ทุก x Î A} จงหาจํานวนสมาชิกของ F
5. กําหนดให้ A = {1, 2, 3, 4} และ S = {f : A A | f (x ) > x - 1 ทุก x Î A} จงหาจํานวนสมาชิก
ของ S
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ในช่วงนี้ได้อธิบายบทนิยามของฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B จากนั้นได้ต้ งข้อสังเกตเกี่ยวกับจํานวน
ั ่ ั
สมาชิกของเซต A และเซต B ที่มีผลต่อการมีอยูของฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B เมื่อทั้งคู่เป็ นเซต
่ ั ่
จํากัด และยกตัวอย่างการนับจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B เมื่อทั้งคู่เป็ นเซตจํากัด
ั ่
14.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
เมื่อมาถึงตรงนี้ครู ควรยํ้าว่าข้อสังเกตที่ได้ต้ งไว้ในสื่ อนั้น บอกเพียงว่าสําหรับเซต A และเซต B ที่เป็ นเซต
ั
จํากัด ถ้า n(A) < n(B ) แล้วจะไม่มีฟังก์ชน f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึง จากนั้นครู ควรชวนนักเรี ยนให้
ั ั ่
ช่วยกันอภิปรายว่า แล้วในกรณี ที่ n(A) ³ n(B ) จะหาฟังก์ชน f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึงได้อย่างน้อย
ั ั ่
หนึ่งฟังก์ชนเสมอหรื อไม่ ถ้าหาได้ให้นกเรี ยนช่วยกันยกตัวอย่างประกอบ
ั ั
ครู ควรให้นกเรี ยนช่วยกันอภิปรายต่อในประเด็นต่างๆ เช่น
ั
1. สําหรับเซต A และเซต B ที่เป็ นเซตจํากัด หากมีฟังก์ชน f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึงแล้วจะ
ั ั ่
เปรี ยบเทียบ n(A) กับ n(B ) ได้หรื อไม่ ถ้าได้ผลของการเปรี ยบเทียบเป็ นอย่างไร
2. หากเซต A เป็ นเซตอนันต์และเซต B เป็ นเซตจํากัดแล้วจะมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึงได้ ั ่
หรื อไม่
3. หากเซต A เป็ นเซตจํากัดและเซต B เป็ นเซตอนันต์แล้วจะมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึงได้ ั ่
หรื อไม่
4. หาก A เป็ นเซตจํากัดและมีฟังก์ชน f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึง แล้วเซต B เป็ นเซตจํากัดหรื อ
ั ั ่
เซตอนันต์หรื อสรุ ปไม่ได้
5. หาก B เป็ นเซตอนันต์และมีฟังก์ชน f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึง แล้วเซต A เป็ นเซตจํากัดหรื อ
ั ั ่
เซตอนันต์หรื อสรุ ปไม่ได้
เป็ นต้น
สําหรับการนับจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B ในกรณี ที่ท้ งคู่เป็ นเซตจํากัดและ B มีสมาชิกเป็ น
ั ่ ั
จํานวนมากนั้นเป็ นเรื่ องยาก แต่ยงสามารถอาศัยแนวคิดในตัวอย่างที่ยกไว้ในสื่ อในการนับจํานวนฟังก์ชน
ั ั
ดังกล่าวได้ อย่างไรก็ดีสาหรับนักเรี ยนที่สนใจครู อาจยกตัวอย่างนี้เพิ่มเติม
ํ
ตัวอย่ าง 3 ให้ A = {1, 2, 3, 4} และ B = {a, b, c} จงหาจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B
ั ่
ทั้งหมดที่เป็ นไปได้
วิธีทา จํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B ทั้งหมดที่เป็ นไปได้
ํ ั ่
= จํานวนฟั งก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เป็ นไปได้
ั
- จํานวนฟั งก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกตัวเดียว
ั
- จํานวนฟั งก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกสองตัว
ั
15.
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
จากตัวอย่างในสื่ อทําให้ทราบว่าจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกตัวเดียว = 3
ั
ั ั ่
ฟังก์ชน สําหรับจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกสองตัวนั้น สมมติวาสมาชิกสอง
ตัวดังกล่าวคือ a และ b ดังนั้นการหาจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกสองตัว จะ
ั
เหมือนกับการหาจํานวนฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต {a, b} ซึ่งจากตัวอย่างในสื่ อจะได้วามีอยู่ 14
ั ่ ่
ฟังก์ชน ในทํานองเดียวกันจะสามารถเปลี่ยนเรนจ์ที่มีสมาชิกสองตัวให้เป็ น {a, c} และ {b, c} ดังนั้นจํานวน
ั
ฟังก์ชนจากเซต A ไปเซต B ทั้งหมดที่เรนจ์มีสมาชิกสองตัว = 3 ´ 14 = 42 ฟังก์ชน ทําให้ได้วาจํานวน
ั ั ่
ฟังก์ชนจากเซต A ไปทัวถึงเซต B ทั้งหมดที่เป็ นไปได้ = 34 - 3 - 42 = 36 ฟังก์ชน
ั ่ ั
ั ่
นอกจากนี้ครู อาจยกตัวอย่างเพิ่มเติมโดยใช้ฟังก์ชนจากสื่ อตอนที่ผานๆ มาเพื่อให้นกเรี ยนช่วยกันพิจารณาว่าเป็ น
ั
ฟังก์ชนจากเซตใดไปทัวถึงเซตใด ซึ่งตอบได้ง่ายๆ จากการพิจารณาโดเมนและเรนจ์ของความสัมพันธ์นนเอง
ั ่ ั่
แบบฝึ กหัดเพิมเติมเรื่องฟังก์ชันทัวถึง
่ ่
จงระบุวาฟังก์ชนที่กาหนดให้ต่อไปนี้เป็ นฟังก์ชนจากเซตใดไปทัวถึงเซตใด
่ ั ํ ั ่
1. f (x ) = x 2 เมื่อ -1 < x £ 3
2. f (x ) = | x | เมื่อ -3 £ x < 1
3. f (x ) = 2x 2 - 1
x
4. f (x ) = 2
x -1
ì
ï 1ü
ï
5. f (x ) = min ïx , ï
í ý
ï xï
ï
î ï
þ
คู่มือสื่ อการสอนวิชาคณิ ตศาสตร์โดยความร่ วมมือระหว่าง
สํานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
แบบฝึ กหัดระคน
สําหรับเซต A และเซต B ใดๆ จงพิจารณาว่าข้อความในข้อ 1 – 6 ว่าเป็ นจริ งหรื อไม่ พร้อมทั้งให้เหตุผล
ประกอบ
1. ถ้า A เป็ นเซตจํากัดแล้วฟังก์ชน f : A B ใดๆ เป็ นเซตจํากัด
ั
2. ถ้า A เป็ นเซตอนันต์แล้วมี f : A B ที่เป็ นเซตจํากัด
3. ถ้า A เป็ นเซตอนันต์และ B เป็ นเซตจํากัดแล้วจะมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึง
ั ่
่
4. ถ้า A เป็ นเซตจํากัดและมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนทัวถึงแล้วจะได้วา B เป็ นเซตจํากัด
ั ่
5. ถ้า A เป็ นเซตอนันต์และ B เป็ นเซตจํากัดแล้วจะมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนหนึ่งต่อหนึ่ง
ั
่
6. ถ้า A เป็ นเซตอนันต์และมี f : A B ที่เป็ นฟังก์ชนหนึ่งต่อหนึ่งแล้วจะได้วา B เป็ นเซตอนันต์
ั
7. กําหนดให้ A = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, B = {{1}, {1, 2}, {1, 2, 3}, {1, 2, 3, 4}} และ
F = {f : B A | f (X ) Ï X ทุกเซต X Î B } จงหาจํานวนสมาชิกของ F
8. กําหนดให้ A = {1, 2, 3, 4} และ S = {f : A A | f (x ) £ x + 1 ทุก x Î A} จงหาจํานวนสมาชิก
ของ S
9. กําหนดให้ A = {1, 2} และ B = {1, 2, 3, ..., 10} จงหาจํานวนสมาชิกของเซต
{f : A B | f เป็ นฟั งก์ชนหนึ่ งต่อหนึ่ ง และ มี x Î A ซึ่ ง f (x ) ¹ x }
ั
10. กําหนดให้ A = {0, 1, 2, 3} และ P (A) คือพาวเวอร์เซตของ A จงหาจํานวนสมาชิกของเซต
{f : A P (A) | x Ï f (x ) และ x + 1 Ï f (x ) ทุก x Î A}