Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Mes premières bijections

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Solution by darktoaster · FR

1) ff est bijective

Injectivité de ff :
Soient n1n_1 et n2n_2 dans Z\Z tels que f(n1)=f(n2)f(n_{1}) = f(n_{2})
On a n1+2=n2+2n_{1} + 2 = n_{2} + 2
Donc en simplifiant par 22 : n1=n2n_{1} = n_{2}
ff est injective

Surjectivité de ff :
Soit k∈Zk \in \Z
kk admet k−2k - 2 comme antécédent par ff dans Z\Z
En effet, f(k−2)=(k−2)+2=kf(k-2) = (k-2)+2 = k

ff est injective et surjective donc bijective.
En bonus, on peut expliciter la bijection réciproque de ff :
f−1 ⁣:{Z⟶Zn⟼n−2f^{-1}\colon \left\{ \begin{array}{l} \Z \longrightarrow \Z \\ n \longmapsto n - 2 \end{array} \right.

2) gg est bijective

Injectivité de gg :
Soient x1x_{1} et x2x_{2} dans R\R tels que g(x1)=g(x2)g(x_{1}) = g(x_{2})
On a 2x1+1=2x2+12x_{1}+1 = 2x_{2}+1
En simplifiant par 11 puis par 22 : x1=x2x_{1}=x_{2}

Surjectivité de gg :
Soit y∈Ry \in \R
yy admet y−12\frac{y-1}{2} comme antécédent par gg dans R\R
En effet, g(y−12)=2y−12+1=yg(\frac{y-1}{2}) = 2 \frac{y-1}{2} + 1 = y

gg est injective et surjective donc bijective.
En bonus, on peut expliciter la bijection réciproque de gg :
g−1 ⁣:{R⟶Rx⟼x−12g^{-1} \colon \left\{ \begin{array}{l} \R \longrightarrow \R \\ x \longmapsto \frac{x-1}{2} \end{array} \right.

3) hh est bijective

Injectivité de hh :
Soient A1A_{1} et A2A_{2} dans P(N)\mathcal{P}(\N) telles que h(A1)=h(A2)h(A_{1}) = h(A_{2})
On a : (A1)c=(A2)c(A_{1})^{c} = (A_{2})^{c}
En passant au complémentaire dans l’égalité : A1=A2A_{1} = A_{2}

Surjectivité de hh :
Soit A∈P(N)A \in \mathcal{P}(\N)
AA admet AcA^{c} comme antécédent par hh dans P(N)\mathcal{P}(\N)
En effet : h(Ac)=(Ac)c=Ah(A^{c}) = (A^{c})^{c} = A

hh est injective et surjective donc bijective.
En bonus, on peut expliciter la bijection réciproque de hh :
h−1 ⁣:{P(N)⟶P(N)A⟼Ach^{-1} \colon \left\{ \begin{array}{l} \mathcal{P}(\N) \longrightarrow \mathcal{P}(\N) \\ A \longmapsto A^{c} \end{array} \right.
D’ailleurs on remarque que h=h−1h = h^{-1}. On dit hh est une involution.
Appliquer deux fois hh (le complémentaire) à un ensemble redonne ce même ensemble.

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