Hallo
Ich versuche nun hier kurz und knapp wichtige Grundlagen zu präsentieren, die dir helfen sollten die Aufgabe zu verstehen. Also wir nemen an wir haben eine Funktion $f:A\rightarrow B$ wobei $A\subseteq \Bbb{R}^n$ und $B\subseteq \Bbb{R}^m$. Nun können wir zwei grundlegende Definitionen geben: Wir definieren zuerst das Bild einer Menge $V\subset A$ mit $$f(V)=\{f(v):v\in V\}\subset B$$
Nun können wir auch das Urbild einer Menge $U\subset B$ als $$f^{-1}(U):=\{a\in A: f(a)\in U\}\subset A$$ definieren.
Also ist das Urbild die Menge aller Elemente in unserem Definitionsbereich deren Bild in $U$ liegt.
An diesem Punkt eine Warnung!!!Es besteht eine Verwirrungsgefahr, da man $f^{-1}$ für zwei verschiedene Begriffe benötigt. Man schreibt sowohl das Urbild als auch die Umkehrfunktion als $f^{-1}$. Dabei ist das aber ein wesentlicher Unterschied. Also nur weil da $f^{-1}$ steht heisst das nicht, dass damit die Umkehrfunktion gemeint ist. Genauer gesagt existiert das Urbild immer, aber die Umkehrfunktion existiert per Definition nur genau dann wenn $f$ bijektiv ist. Auch wenn die Funktion bijektiv ist, sprich das Urbild und die Umkehrfunktion existieren, dann sind diese nicht gleich. Du musst dabei den wesentlichen unterschied beachten, dass das Urbild eine Menge ist, genauer gesagt in unserem Fall eine Teilmenge von $A$. Die Umkehrfunktion hingegen ist eine Funktion. Das sind zwei völlig verschiedene Strukturen! Lass mich ein Beispiel machen:
Wir nehmen $f:\Bbb{R_+}\rightarrow \Bbb{R}$ wobei $f(x)=x^2$, dann wissen wir dass $f$ bijektiv ist und die Umkehrfunktion ist $$f^{-1}(x)=\sqrt{x}$$. Wenn wir nun aber $[0,1]\subset \Bbb{R}$ betrachten und darauf das Urbild anschauen erhalten wir $$f^{-1}([0,1])=\{x\in \Bbb{R_+}:f(x)\in[0,1]\}=\{x\in \Bbb{R_+}:x^2\in[0,1]\}=[0,1]$$
Ich hoffe das ist nun klar.
Nun gibt es noch eine "Einschränkung" der Urbilddefinition. Nämlich mann kann ja das Urbild auch von einer Einzelmenge betrachten. Also wenn wir $b\in B$ nehmen ist ja dann $\{b\}\subset B$ und daher können wir auch das Urbild der Einzelmenge $\{b\}$ betrachten, dieses ist wie folgt definiert:$$f^{-1}(\{b\})=\{a\in A:f(a)\in \{b\}\}=\{a\in A:f(a)=b\}$$ Nun hat das einen speziellen Namen. Man sagt dem Urbild einer Einzelmenge Faser.
Also im Beispiel wo $f(x)=x^2$ war können wir z.B. $$f^{-1}(\{4\})$$ betrachten, also das Urbild von $\{4\}$. Das ist dann $$f^{-1}(\{4\})=\{x\in \Bbb{R_+}:f(x)\in \{4\}\}=\{x\in \Bbb{R_+}:x^2\in \{4\}\}=\{x\in \Bbb{R_+}:x^2=4\}=\{2\}$$.
Ich hoffe das macht nun einiges klarer was die Theorie angeht. Überleg dir wirklich gut wieso dass das alles stimmt, und wenn du beim Beispiel unsicher bist rechne es nach.
Nun zu deiner Frage du musst ja eigentlich nur $g^{-1}(\{(1,2)\})$ bestimmen (also die Faser von $\{(1,2)\}$. Das ist per Definition $$g^{-1}(\{(1,2)\})=\{x\in \Bbb{R}:g(x)\in \{(1,2)\}\}=\{x\in \Bbb{R}:g(x)=(1,2)\}$$
Das heisst aber, dass du alle $x\in \Bbb{R}$ finden musst so dass $g(x)=(1,2)$ na gut da ersetzen wir doch mal $g(x)$ mit dem was wir haben, nämlich $$g(x)=(x+3,2x+1)=(1,2)$$ nun fässt dir was auf wie man das lösen könnte?
Hoffe das hilft, sonst meld dich einfach nochmals.
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Nun noch kurz zur Literatur. Ich studiere halt Mathematik daher weiss ich nicht was du gerade besucht/besucht hast, aber wenn du Lineare Algebra 1 und Analysis 1 oder sogar Lineare Algebra 2 und Analysis 2 besuchst/besucht hast du du da Mühe hast, habe ich einige Vorschläge für dich. Was meinst du? ─ karate 08.04.2022 um 08:00
Das zweite Urbild habe ich berechnet, kam x= {-2} raus ─ mbstudi 08.04.2022 um 14:58
Zuerst zum zweiten Urbild. Also es ist richtig dass $x=-2$ ist. Aber es macht keinen Sinn zu schreiben $x=\{-2\}$ denn beachte, $x\in \Bbb{R}$ ist also ein Element aus den reellen Zahlen. $\{-2\}\subset \Bbb{R}$ ist aber eine Teilmenge der reellen Zahlen. Das macht keinen Sinn siehst du das?
Besser schreibst du $g^{-1}(\{(1,-3)\})=\{-2\}$.
Nun zur Literatur. Okey wir hatten da ein wenig anderen Stoff, aber dass du ein Buch findest dass alles abdeckt ist unwahrscheinlich. Ich würde dir wärmstens das Buch Tutorium der Linearen Algebra 1 und Analysis 1 empfehlen.
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-37366-4
Das ist ein extrem gutes Buch denn es ist nicht wie jedes Mathebuch aufgebaut. Du hast in jedem Kapitel immer zuerst Definitionen, dann kommen wichtige Sätze immer direkt mit Beweisen und dann am Schluss des Kapitels kommen zu jeder Definition und zu jedem Satz Bemerkungen. Sprich es wird kurz erläutert wieso man das Braucht, es hat aber auch viele vorgerechnete Beispiele wie man den Satz typischerweise braucht. Das fand ich extrem Hilfreich. Da aber Analysis und lineare algebra vorkommen wirst du natürlich nicht jeden Satz darin finden. Aber im ersten Semester hat mir das wirklich extrem geholfen vorallem weil halt auch alle basics enthalten sind. Schaus dir mal an aber ich würde mir da umbedingt bestellen vorallem wenn du auch mit den Basics wie Urbilder ect. Mühe hast. Sie haben es wirklich extrem gut geschrieben. Und du hast in beiden Fächern jeweils eine Probeprüfung. ─ karate 08.04.2022 um 21:27
─ karate 08.04.2022 um 22:40