Cartesisch product

Cartesisch product van de verzamelingen en

In de verzamelingenleer is het cartesische product of de productverzameling van twee verzamelingen de verzameling van alle koppels of ook geordende paren waarvan het eerste element uit de eerste verzameling en het tweede uit de tweede verzameling komt.

Definitie[bewerken | brontekst bewerken]

Het cartesische product van de twee verzamelingen en wordt genoteerd als en is gedefinieerd als een verzameling koppels, als volgt:

Het cartesische product is genoemd naar de Franse filosoof en wiskundige René Descartes. Hij ontdekte dat een punt in een vlak kon worden gezien als een getallenpaar. In moderne notatie maakte hij het vlak equivalent met .

Voorbeeld[bewerken | brontekst bewerken]

Voor en , is:

Herhaald cartesisch product[bewerken | brontekst bewerken]

Het product is weer een verzameling, en daarmee kan dus het product met een derde verzameling worden gevormd:

Anderzijds bestaat ook het product van met de productverzameling :

Deze twee verzamelingen zijn volgens de definitie verschillend, maar er is wel een bijectie tussen de twee:

Het verschil tussen deze twee is in de meeste wiskundige theorieën waarin met het cartesische product van verzamelingen wordt gerekend van weinig belang. Men laat dan een stel haakjes vallen en noteert

De elementen van heten geordende drietallen. Zo ontstaan de tupels. Een tupel met elementen heet een -tupel. Door inductie bestaat het cartesische product van verzamelingen uit alle geordende -tupels waarvan de -de component tot de -de verzameling behoort:

Het cartesische product van één verzameling is bij afspraak die verzameling zelf, dus een 1-tupel wordt geïdentificeerd met de enige component waaruit het bestaat. Het cartesische product van nul verzamelingen is het singleton met alleen het 0-tupel als element. Dit product is dus niet de lege verzameling.

Is een cartesisch product gevormd met steeds dezelfde verzameling, dan wordt het geschreven met een exponentiële notatie:

enzovoort

Product van willekeurig veel verzamelingen[bewerken | brontekst bewerken]

Een -tupel kan worden opgevat als een afbeelding van de getallenverzameling naar de vereniging van de betrokken verzamelingen:

,

met als eigenschap dat:

De functie wordt dan geïdentificeerd met het -tupel

Het herhaalde cartesische product van de verzamelingen is dan de verzameling van die functies.

Zij een familie verzamelingen geïndexeerd door een verzameling , die niet noodzakelijk een getallenverzameling hoeft te zijn. Ze kan leeg zijn, of eindig en niet leeg, of oneindig en zelfs overaftelbaar.

Het cartesische product van deze familie is de verzameling van alle afbeeldingen van de indexverzameling naar de vereniging van de familie die elke index binnen het overeenkomstige element van de familie afbeelden:

Een bijzonder geval krijgt men, als voor alle . Dan is de productverzameling de verzameling van alle afbeeldingen van naar . Deze krijgt de intuïtief duidelijke notatie .

Projectie[bewerken | brontekst bewerken]

Met het cartesische product van twee verzamelingen associëren we twee projecties

Met een algemeen herhaald of oneindig cartesisch product wordt een stel afbeeldingen geassocieerd die elk tupel op een vaste component van dat tupel afbeelden. De -de projectie is

In de cartesiaanse meetkunde op komen deze projecties overeen met de twee meetkundige projecties en evenwijdig met de coördinaat-assen.

Eigenschappen[bewerken | brontekst bewerken]

  • Het cartesische product van een willekeurige verzameling met de lege verzameling is de lege verzameling
  • Als en eindige verzamelingen zijn, is het aantal elementen van gelijk aan het product van het aantal elementen van en het aantal elementen van : .
  • Als of oneindig is, en de andere verzameling is niet leeg, dan is oneindig.
  • Er geldt in het algemeen niet dat . Dat is alleen het geval wanneer . Tussen beide producten bestaat wel een bijectie, namelijk de omkering van elk paar.

Voorbeelden[bewerken | brontekst bewerken]