In matematica si definisce funzione coppia una funzione che associa ad ogni coppia ordinata di numeri naturali un numero naturale con corrispondenza uno a uno; è quindi un'applicazione biiettiva fra l'insieme prodotto e l'insieme dei numeri naturali :
Utilizzo per il calcolo delle cardinalità L'esistenza di tali funzioni dimostra che la cardinalità dei due insiemi e è la stessa.
Utilizzando opportune funzioni da comporre alla funzione coppia, è possibile dimostrare che anche la cardinalità degli insiemi dei numeri interi e dei numeri razionali è uguale alla cardinalità di .
Inoltre componendo più volte una funzione coppia, è possibile costruire delle applicazioni biunivoche fra qualunque potenza dei naturali e . Questa tecnica è molto usata anche nella teoria della calcolabilità.
Funzione coppia di Cantor La funzione coppia di Cantor è una funzione coppia così definita:
L'immagine della funzione coppia si indica solitamente con .
Questa definizione può essere generalizzata in modo da ottenere la funzione tupla di Cantor
in questo modo:
Nel calcolo dell'enumerazione di una funzione calcolabile (in informatica teorica) si usa una versione leggermente modificata della funzione coppia di Cantor:
ottenuta enumerando a partire da al posti di
Inversione della funzione coppia di Cantor Supponiamo sia dato z definito come segue
e si vogliano trovare x e y. Definiamo alcune variabili intermedie:
dove t è il numero triangolare di w. Se risolviamo l'equazione di secondo grado
per w in funzione di t, otteniamo
che è una funzione strettamente crescente e sempre definita per valori di t reali non negativi. Da
otteniamo che
e quindi . dove ⌊ ⌋ è la funzione di arrotondamento per difetto.
A questo punto per calcolare x e y da z: a) b)
.
Esempio Per calcolare π(x, y) = 1432 = z
Calcoliamo w con la formula a)
8 × 1432 = 11456, 11456 + 1 = 11457, √11457 = 107.037, 107.037 − 1 = 106.037, 106.037 ÷ 2 = 53.019, ⌊53.019⌋ = 53, quindi w = 53;
Calcoliamo la t con la formula b)
53 × (53 + 1) = 2862, 2862 ÷ 2 = 1431, quindi t = 1431;
Ed infine = 1432 − 1431 = 1; = 53 − 1 = 52;
Bibliografia Ausiello, D'Amore, Gambosi, Linguaggi Modelli Complessità
Collegamenti esterni
Categoria:Teoria degli insiemi