Skip to content
Home » บทความ » ความหมายของความสัมพันธ์

ความหมายของความสัมพันธ์

ความหมายของความสัมพันธ์: รากฐานของความเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์

ในทางคณิตศาสตร์นะครับ น้องๆ ลองนึกภาพว่าเรามีของสองสิ่ง และเราต้องการบอกว่าสิ่งเหล่านั้นมีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร นั่นแหละครับคือแก่นของความสัมพันธ์

นิยามอย่างเป็นทางการเลยนะครับ ความสัมพันธ์ คือ เซตของคู่อันดับ ครับ หรือจะพูดให้เข้าใจง่ายๆ ก็คือ การจับคู่สมาชิกจากเซตหนึ่ง ไปยังสมาชิกอีกเซตหนึ่ง (หรืออาจจะเป็นเซตเดียวกันก็ได้) โดยมีกฎเกณฑ์บางอย่างกำกับอยู่ เรามักจะใช้สัญลักษณ์ R R แทนความสัมพันธ์ครับ

ถ้าเรามีเซต A A และเซต B B ความสัมพันธ์ R R จาก A A ไป B B ก็คือสับเซตของผลคูณคาร์ทีเซียน A × B A times B ครับ พูดง่ายๆ คือ สมาชิกแต่ละตัวของความสัมพันธ์ R R จะอยู่ในรูปของคู่อันดับ ( x , y ) (x, y) โดยที่ x x เป็นสมาชิกของเซต A A และ y y เป็นสมาชิกของเซต B B และ x x กับ y y มีความสัมพันธ์กันตามกฎที่กำหนดไว้ครับ

โดเมนและเรนจ์: ขอบเขตของความสัมพันธ์

เมื่อพูดถึงความสัมพันธ์ สิ่งที่ต้องมาคู่กันเลยคือ โดเมน (Domain) และ เรนจ์ (Range) ครับ

  • โดเมนของความสัมพันธ์ (เขียนแทนด้วย D R D_R ) คือ เซตของสมาชิกตัวหน้าทั้งหมดในคู่อันดับของความสัมพันธ์นั้นๆ หรือก็คือค่า x x ทั้งหมดที่เป็นไปได้นั่นเองครับ
  • เรนจ์ของความสัมพันธ์ (เขียนแทนด้วย R R R_R ) คือ เซตของสมาชิกตัวหลังทั้งหมดในคู่อันดับของความสัมพันธ์ หรือก็คือค่า y y ทั้งหมดที่เป็นไปได้ครับ

ตัวอย่างที่ 1:
สมมติว่าเรามีเซตของนักเรียน A = { เอ , บี , ซี } A = { text{เอ},, text{บี},, text{ซี} } และเซตของวิชาที่ชอบ B = { คณิต , วิทย์ , ศิลปะ } B = { text{คณิต},, text{วิทย์},, text{ศิลปะ} }
เรานิยามความสัมพันธ์ R R คือ “นักเรียนชอบวิชา” ซึ่งอาจจะประกอบด้วยคู่อันดับดังนี้:
R = { ( เอ , คณิต ) , ( บี , คณิต ) , ( บี , วิทย์ ) , ( ซี , ศิลปะ ) } R = { (text{เอ},, text{คณิต}),, (text{บี},, text{คณิต}),, (text{บี},, text{วิทย์}),, (text{ซี},, text{ศิลปะ}) }
จากตัวอย่างนี้:
โดเมนของ R D R = { เอ , บี , ซี } D_R = { text{เอ},, text{บี},, text{ซี} } ครับ (ก็คือชื่อนักเรียนทุกคนที่ระบุความชอบไว้)
เรนจ์ของ R R R = { คณิต , วิทย์ , ศิลปะ } R_R = { text{คณิต},, text{วิทย์},, text{ศิลปะ} } ครับ (ก็คือวิชาทั้งหมดที่มีนักเรียนชอบ)

การนำเสนอความสัมพันธ์

เราสามารถนำเสนอความสัมพันธ์ได้หลายรูปแบบเลยนะครับ เพื่อให้น้องๆ เห็นภาพได้ชัดเจนขึ้น

  1. แบบแจกแจงสมาชิก: แสดงเป็นเซตของคู่อันดับตรงๆ เช่นตัวอย่างข้างบนครับ
  2. แบบบอกเงื่อนไข: กำหนดกฎเกณฑ์ที่สมาชิกในคู่อันดับต้องเป็นไปตามนั้น เช่น R = { ( x , y ) ∈ R × R ∣ y = x + 1 } R = { (x, y) in mathbb{R} times mathbb{R} mid y = x+1 }
  3. แบบกราฟ: วาดจุดหรือเส้นบนระบบพิกัดฉาก โดยที่แกน x x แทนสมาชิกตัวหน้า และแกน y y แทนสมาชิกตัวหลัง
  4. แบบตาราง: เหมาะสำหรับความสัมพันธ์ที่มีสมาชิกจำกัด
  5. แบบแผนภาพลูกศร: ใช้ลูกศรโยงจากสมาชิกในโดเมนไปยังสมาชิกในเรนจ์ที่สัมพันธ์กัน

ฟังก์ชัน: ความสัมพันธ์รูปแบบพิเศษ

หนึ่งในความสัมพันธ์ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งและน้องๆ จะได้เจอเยอะมากในวิชาคณิตศาสตร์ก็คือ ฟังก์ชัน (Function) ครับ

ฟังก์ชัน คือ ความสัมพันธ์ที่สมาชิกตัวหน้าแต่ละตัวในโดเมน จับคู่กับสมาชิกตัวหลังในเรนจ์ได้เพียงตัวเดียวเท่านั้นครับ พูดง่ายๆ คือ x x หนึ่งตัว จะให้ค่า y y เพียงหนึ่งเดียวเท่านั้น ห้ามเจ้าชู้นะครับ!

ตัวอย่างที่ 2:
พิจารณาความสัมพันธ์ต่อไปนี้
R 1 = { ( 1 , 2 ) , ( 2 , 3 ) , ( 3 , 4 ) } R_1 = { (1, 2),, (2, 3),, (3, 4) }
R 2 = { ( 1 , 2 ) , ( 1 , 3 ) , ( 2 , 4 ) } R_2 = { (1, 2),, (1, 3),, (2, 4) }
R 3 = { ( x , y ) ∣ y = x 2 } R_3 = { (x, y) mid y = x^2 }
R 4 = { ( x , y ) ∣ x = y 2 } R_4 = { (x, y) mid x = y^2 }

  • R 1 R_1 เป็นฟังก์ชัน ครับ เพราะ x x แต่ละตัวจับคู่กับ y y แค่ตัวเดียว
  • R 2 R_2 ไม่เป็นฟังก์ชัน ครับ เพราะว่า x = 1 x=1 จับคู่กับทั้ง y = 2 y=2 และ y = 3 y=3
  • R 3 R_3 เป็นฟังก์ชัน ครับ เพราะไม่ว่าเราจะแทนค่า x x ด้วยค่าอะไรก็ตาม จะได้ค่า y y ออกมาเพียงค่าเดียวเสมอ เช่น x = 2 ⇒ y = 4 x=2 Rightarrow y=4 ไม่มีทางได้ค่า y y อื่นพร้อมกัน
  • R 4 R_4 ไม่เป็นฟังก์ชัน ครับ เพราะถ้าเราเลือก x = 4 x=4 จะได้ y 2 = 4 y^2 = 4 ซึ่งหมายความว่า y = 2 y=2 หรือ y = − 2 y = -2 ครับ x = 4 x=4 จับคู่กับ y y ได้ถึงสองค่าเลย

การหาโดเมนและเรนจ์ของความสัมพันธ์และฟังก์ชัน

นี่เป็นทักษะสำคัญที่น้องๆ ต้องทำให้คล่องเลยนะครับ หลักการง่ายๆ คือ

การหาโดเมน: พิจารณาค่า x x ที่ทำให้สมการหรือเงื่อนไขของความสัมพันธ์นั้น หาค่า y y ได้จริง ในระบบจำนวนจริง
ข้อควรระวังหลักๆ คือ

  • ตัวส่วนห้ามเป็นศูนย์ เช่น ถ้ามี 1 x − 3 frac{1}{x-3} เราก็ต้องบอกว่า x − 3 ≠ 0 ⇒ x ≠ 3 x-3 neq 0 Rightarrow x neq 3
  • ในเครื่องหมายกรณฑ์ (รากที่สอง) ภายในกรณฑ์ต้องไม่ติดลบ เช่น ถ้ามี x − 2 sqrt{x-2} เราต้องให้ x − 2 ≥ 0 ⇒ x ≥ 2 x-2 ge 0 Rightarrow x ge 2

การหาเรนจ์: พิจารณาค่า y y ที่ทำให้สมการหรือเงื่อนไขนั้น หาค่า x x ได้จริง ในระบบจำนวนจริง
วิธีการคือ ให้จัดรูปสมการจาก y y ในรูปของ x x ให้เป็น x x ในรูปของ y y แล้วใช้หลักการเดียวกันกับการหาโดเมนกับ y y แทนครับ

ตัวอย่างที่ 3:
จงหาโดเมนและเรนจ์ของความสัมพันธ์ R = { ( x , y ) ∣ y = 1 x − 4 } R = { (x, y) mid y = frac{1}{sqrt{x-4}} }

การหาโดเมน:
จาก y = 1 x − 4 y = frac{1}{sqrt{x-4}}
เรามีเงื่อนไขสองอย่างคือ

  1. ตัวส่วนห้ามเป็นศูนย์: x − 4 ≠ 0 sqrt{x-4} neq 0
  2. ภายในเครื่องหมายกรณฑ์ห้ามติดลบ: x − 4 ≥ 0 x-4 ge 0

จากสองเงื่อนไขนี้รวมกัน จะได้ 0″> x − 4 > 0 x-4 > 0 ซึ่งหมายถึง 4″> x > 4 x > 4 ครับ
ดังนั้น โดเมนของ R คือ 4 }”> D R = { x ∈ R ∣ x > 4 } D_R = { x in mathbb{R} mid x > 4 } หรือช่วง ( 4 , ∞ ) (4, infty) ครับ

การหาเรนจ์:
จัดรูปสมการให้ x x อยู่ในรูปของ y y ครับ
จาก y = 1 x − 4 y = frac{1}{sqrt{x-4}}
เนื่องจาก x − 4 sqrt{x-4} จะเป็นค่าบวกเสมอ (เพราะ 4″> x > 4 x>4 และรากที่สองให้ค่าบวก)
ดังนั้น y y ก็จะต้องเป็นค่าบวกเสมอด้วยครับ 0″> y > 0 y > 0
และสามารถหาค่า x x ได้สำหรับทุกค่า 0″> y > 0 y > 0
x − 4 = 1 y sqrt{x-4} = frac{1}{y}
x − 4 = 1 y 2 x-4 = frac{1}{y^2}
x = 4 + 1 y 2 x = 4 + frac{1}{y^2}
จากสมการนี้ y 2 y^2 ห้ามเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นไปตามเงื่อนไข 0″> y > 0 y > 0 ที่เราหาไว้ก่อนหน้าแล้ว
ดังนั้น เรนจ์ของ R คือ 0 }”> R R = { y ∈ R ∣ y > 0 } R_R = { y in mathbb{R} mid y > 0 } หรือช่วง ( 0 , ∞ ) (0, infty) ครับ

ความสำคัญของความสัมพันธ์ในชีวิตจริง

น้องๆ อาจจะคิดว่าเรื่องความสัมพันธ์เป็นเรื่องนามธรรมในคณิตศาสตร์ แต่จริงๆ แล้วมันอยู่รอบตัวเราเลยนะครับ

  • เศรษฐศาสตร์: ความสัมพันธ์ระหว่างอุปสงค์และอุปทานของสินค้า คือ ฟังก์ชันที่แสดงความเชื่อมโยงระหว่างราคาสินค้ากับปริมาณที่ผู้บริโภคต้องการหรือผู้ผลิตเสนอขาย
  • ฟิสิกส์: ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทาง ความเร็ว และเวลา ( S = V t ) (S = Vt) หรือความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และความเร่ง ( F = m a ) (F = ma) ล้วนเป็นฟังก์ชันที่อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ
  • ชีววิทยา: การเติบโตของประชากรสัตว์หรือแบคทีเรีย มักถูกอธิบายด้วยฟังก์ชันการเติบโตแบบทวีคูณ (Exponential Growth) ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลาและจำนวนประชากร

ความเข้าใจเรื่องความสัมพันธ์และฟังก์ชันทำให้น้องๆ สามารถสร้างแบบจำลอง (Mathematical Model) เพื่ออธิบาย ทำนาย และควบคุมปรากฏการณ์ต่างๆ ได้ครับ เป็นพื้นฐานสำคัญที่นำไปสู่การศึกษาในระดับที่สูงขึ้นอย่างแคลคูลัส (Calculus) ที่เป็นหัวใจของการเปลี่ยนแปลงในทุกแขนงวิชาเลยก็ว่าได้ครับ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • สับสนระหว่างความสัมพันธ์และฟังก์ชัน: น้องๆ ต้องจำให้ขึ้นใจว่า ฟังก์ชันคือความสัมพันธ์ชนิดพิเศษ ที่ x x หนึ่งตัวต้องคู่กับ y y เพียงตัวเดียว
  • หาโดเมนและเรนจ์ผิด: ลืมเงื่อนไขสำคัญ เช่น ตัวส่วนห้ามเป็นศูนย์ หรือในรูทต้องไม่ติดลบ แนะนำให้เช็กเงื่อนไขเหล่านี้เป็นอันดับแรกๆ เสมอนะครับ
  • การจัดรูปสมการผิดพลาด: เวลาหาเรนจ์ การจัดรูป x x ในเทอมของ y y ต้องระมัดระวังเรื่องเครื่องหมายและการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ให้ถูกต้องครับ

สรุปแนวคิดสำคัญ

โดยสรุปแล้วนะครับน้องๆ ความสัมพันธ์ คือ การจับคู่สมาชิกจากสองเซต ส่วน ฟังก์ชัน คือความสัมพันธ์ที่พิเศษกว่านั้น คือตัวหน้าหนึ่งตัวจะจับคู่กับตัวหลังได้เพียงตัวเดียวเท่านั้น การเข้าใจ โดเมน (ค่า x x ที่เป็นไปได้) และ เรนจ์ (ค่า y y ที่เป็นไปได้) เป็นสิ่งสำคัญในการวิเคราะห์ความสัมพันธ์และฟังก์ชันเหล่านี้ครับ

แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์นี้เป็นพื้นฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการเรียนรู้คณิตศาสตร์ในระดับที่สูงขึ้น ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของแคลคูลัส พีชคณิตเชิงเส้น หรือแม้แต่ในสาขาอื่นๆ ที่ต้องใช้การวิเคราะห์เชิงปริมาณครับ

หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้น้องๆ เข้าใจความหมายของความสัมพันธ์ในทางคณิตศาสตร์ได้ชัดเจนและลึกซึ้งยิ่งขึ้นนะครับ หากน้องๆ อยากลงลึกในรายละเอียด อยากฝึกทำโจทย์หลากหลายแนว หรือต้องการเรียนรู้เทคนิคการทำข้อสอบเพื่อเพิ่มคะแนนให้ปังกว่าเดิม พี่กฤษณ์ก็มีคอร์สสอนทั้งแบบสด แบบออนไลน์ และแบบตัวต่อตัวเลยนะครับ สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ในเว็บไซต์นี้เลยครับ ยินดีต้อนรับน้องๆ ทุกคนนะครับ!

Join the conversation

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *