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정의
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[[파일:Function machine2.svg|섬네일|right|함수를 상자에 비유한 그림.]]
[[수학]]에서, '''함수'''(函數, {{llang|en|function}}) 또는 '''[[사상 (수학)|사상]]'''(寫像, {{llang|en|map 또는 mapping}})은 첫 번째 [[집합]]의 임의의 원소를 두 번째 집합의 오직 한 원소에원소에만 대응시키는 [[이항관계|이항 관계]]이다.
 
'''사상'''은 보통 함수의 동의어로 쓰이나, [[추상대수학]]에서는 더 좁은, [[범주론]]에서는 더 넓은 뜻을 갖는다.
 
== 정의 ==
[[파일:Codomain2.SVG|섬네일|300px|함수의 정의역 ''X'', 공역 ''Y'', 치역 ''f''(''X'')]]
'''함수'''<math>A</math>에서 <math>fB</math> 다음과가는 같은함수의 [[튜플]]집합을 <math>(X,Y,\operatorname{graph}f)B^A</math>이다로 나타내고 다음과 같이 정의한다.
* <math>X</math>는 [[집합]]이며, <math>f</math>의 '''[[정의역]]'''이라고 한다.
* <math>Y</math>는 [[집합]]이며, <math>f</math>의 '''[[공역 (수학)|공역]]'''이라고 한다.
* <math>\operatorname{graph}f</math>는 [[곱집합]] <math>X\times Y</math>의 [[부분 집합]]이며, <math>f</math>의 '''그래프'''라고 한다.
이 튜플이 다음 공리들을 만족시켜야지만 함수라고 한다.
* 임의의 <math>x\in X</math>에 대하여, <math>(x,y)\in\operatorname{graph}f</math>인 <math>y\in Y</math>가 유일하게 존재한다.
다시 말해, 함수는 정의역의 각 원소를 정확히 하나의 공역 원소에 대응시킨다. 이러한 <math>y</math>를 <math>f(x)</math>라고 쓰며, 이러한 <math>y</math>들의 집합을 '''[[치역]]'''이라고 한다. 치역은 공역의 부분 집합이나, 공역보다 작을 수 있다.
 
:<math>B^A:=\{f|f\in A\times B\land\forall x\in A\exists!y:(x,y)\in f\}</math>
'''사상'''은 보통 함수의 동의어로 쓰이나, [[추상대수학]]에서는 더 좁은, [[범주론]]에서는 더 넓은 뜻을 갖는다.
 
<math>A\times B</math>는 <math>A</math>, <math>B</math>의 [[곱집합]]으로 다음과 같이 정의한다.
 
:<math>A\times B:=\{(x,y)|x\in A\land y\in B\}</math>
 
<math>f</math>가 함수라는 것은 다음을 뜻한다.
 
:<math>f(x)\qquad(xexists A,B:f\in X)B^A</math>
 
함수 <math>f</math>에 대하여 <math>y=f(x)</math>라는 것은 다음을 뜻한다.
 
:<math>f(x,y)\in f</math>
표기 <math>f\colon X\to Y</math>는 <math>f</math>가 정의역 <math>X</math>, 공역 <math>Y</math>를 갖는 함수라는 뜻이다.
 
함수 <math>f</math>에 대하여 <math>f</math>의 정의역과 치역을 각각 <math>domf</math>, <math>ranf</math>로 나타내며 이는 [[이항관계]]의 정의역과 치역의 정의로부터 나온다.
표기 <math>f\colon x\mapsto y</math>는 <math>f(x)=y</math>와 같은 뜻이다.
 
:<math>ydomf=f\{x|\exist y:(x,y)\in f\}</math>
함수를 정의역과 공역을 생략하여 다음과 같이 표기하기도 한다.
:<math>ranf=\{y|\exists x:(x,y)\in f\}</math>
:<math>f(x)</math>
:<math>f(x)\qquad(x\in X)</math>
:<math>y=f(x)</math>
구체적인 함수를 나타내는 방법은 여러 가지가 있다. 정의역의 원소가 유한 개일 경우, 각 원소가 공역의 어느 원소와 대응하는지를 표 따위에 열거하여 나타낼 수 있다. 함숫값을 구하는 [[공식]]이나 [[알고리즘]]이 존재한다면, 이를 통해 나타낼 수도 있다. 함수의 정의역과 공역이 모두 [[실수]] 집합이나 [[복소수]] 집합의 부분 집합이라면, [[함수의 그래프]]를 통해 나타낼 수도 있는데, 직관적인 반면 정확성이 떨어질 수 있다.
 
== 예 ==