А как Вы рассматриваете "произвольную функцию"? Я так не умею, я только произвольную функцию из того или иного юниверсума рассматривать умею.
Могу еще подробнее расписать.
Определение 1.Будем говорить, что множество
![$X$ $X$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/b/f/cbfb1b2a33b28eab8a3e59464768e81082.png)
является подмножеством множества
![$Y$ $Y$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/1/a/91aac9730317276af725abd8cef04ca982.png)
, если
![$(\forall x \in X) x \in X \Rightarrow x \in Y$ $(\forall x \in X) x \in X \Rightarrow x \in Y$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/2/a/c2a2683e0eddf3c49df6f9a3c87e083582.png)
.
Определение 2.Отношением
![$C$ $C$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/b/3/9b325b9e31e85137d1de765f43c0f8bc82.png)
между множествами
![$A$ $A$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/d/53d147e7f3fe6e47ee05b88b166bd3f682.png)
и
![$B$ $B$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/1/e/61e84f854bc6258d4108d08d4c4a085282.png)
будем называть любое подмножество
![$C \subset A \times B$ $C \subset A \times B$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/6/c/e6c031c2e2915731b91ba4b78a4ac8f382.png)
.
Определение 4.Функциональным отношением между множествами
![$A$ $A$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/d/53d147e7f3fe6e47ee05b88b166bd3f682.png)
и
![$B$ $B$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/1/e/61e84f854bc6258d4108d08d4c4a085282.png)
будем называть такое отношение
![$C$ $C$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/b/3/9b325b9e31e85137d1de765f43c0f8bc82.png)
между ними, которое удовлетворяет двум условиям:
1)
![$(\forall a \in A) (\exists b \in B): (a, b) \in C$ $(\forall a \in A) (\exists b \in B): (a, b) \in C$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/2/5/3251ecc97ce6202a26c7fc3db63bdd6082.png)
2)если
![$(a, b) \in C$ $(a, b) \in C$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/f/7/0f78b4ea3b289ba23d9f46df271b555382.png)
и
![$(a, b') \in C$ $(a, b') \in C$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/8/6/f869a832e4991a32e859970f5a5d32a382.png)
, то
![$b = b'$ $b = b'$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/8/5/b853ced14abc5b72600bd6e1e145361282.png)
.
Определение 5.Функцией
![$f:A \to B$ $f:A \to B$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/4/8/848a9607d222510f9800c4ca8f4641f682.png)
называется упорядоченная тройка
![$(A, G_f, B)$ $(A, G_f, B)$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/d/7/8d7663eb3937dbb204dd013580b8437a82.png)
, где
![$A, B, G_f$ $A, B, G_f$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/e/b/0ebbc5620e23bd0534076db39ec84c5182.png)
- множества, причем
![$G_f$ $G_f$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/2/6/22611ebbd84b32b068fe093e9077482982.png)
является функциональным отношением между множествами
![$A, B$ $A, B$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/9/e/b9ebfc5473fcab62450e73397e4d098b82.png)
.
Покажем, что определение функции корректно, в том смысле, что для любых двух наперед заданных множеств
![$A$ $A$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/d/53d147e7f3fe6e47ee05b88b166bd3f682.png)
и
![$B$ $B$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/1/e/61e84f854bc6258d4108d08d4c4a085282.png)
любая функция
![$f:A \to B$ $f:A \to B$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/4/8/848a9607d222510f9800c4ca8f4641f682.png)
также является множеством.
Легко показать, что
![$\{A\}, \{B\}, A \times B, 2^{A \times B}, \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\}$ $\{A\}, \{B\}, A \times B, 2^{A \times B}, \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/a/a/1aa73e8c494d5ddee22e18d730a9a30982.png)
- тоже множества.
Функция
![$f: A \to B$ $f: A \to B$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/8/0/480ea38ae8ddcfca11dd956d35c820f682.png)
- суть упорядоченная тройка
![$(A, G_f, B)$ $(A, G_f, B)$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/d/7/8d7663eb3937dbb204dd013580b8437a82.png)
, где
![$G_f$ $G_f$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/2/6/22611ebbd84b32b068fe093e9077482982.png)
- "функциональное" отношение между
![$A$ $A$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/d/53d147e7f3fe6e47ee05b88b166bd3f682.png)
и
![$B$ $B$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/1/e/61e84f854bc6258d4108d08d4c4a085282.png)
.
Это значит, что
![$f \in \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} \in U \Rightarrow f \in U$ $f \in \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} \in U \Rightarrow f \in U$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/2/4/424a7828da39b14a4b21d46df2d77f6982.png)
Чтд.
Получается, что любая функция
![$f: A \to B$ $f: A \to B$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/8/0/480ea38ae8ddcfca11dd956d35c820f682.png)
является элементом множества
![$ \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} $ $ \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} $](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/e/2/6e215fca58e964c8a6ba1bcc8f26c20282.png)
. Следовательно, совокупность
![$\operatorname{hom}(A, B)$ $\operatorname{hom}(A, B)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/4/1/541b9cb02514e6c56e020abdf2286db282.png)
всех функций вида
![$A \to B$ $A \to B$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/0/8/008a6a51727bb422f5d52847748571a982.png)
является подмножеством множества
![$ \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} $ $ \{A\} \times 2^{A \times B} \times \{B\} $](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/e/2/6e215fca58e964c8a6ba1bcc8f26c20282.png)
. Тем самым, мы доказали, что
![$\operatorname{hom}(A, B)$ $\operatorname{hom}(A, B)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/4/1/541b9cb02514e6c56e020abdf2286db282.png)
- корректно определенное множество.
Я не вижу разницы между "рассмотрим произвольный элемент
![$x$ $x$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/3/2/332cc365a4987aacce0ead01b8bdcc0b82.png)
множества
![$X$ $X$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/b/f/cbfb1b2a33b28eab8a3e59464768e81082.png)
" и "рассмотрим произвольную функцию
![$f$ $f$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/9/0/190083ef7a1625fbc75f243cffb9c96d82.png)
множества
![$\operatorname{hom}(A, B)$ $\operatorname{hom}(A, B)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/4/1/541b9cb02514e6c56e020abdf2286db282.png)
" (разве что вторая формулировка - частный случай первой).