> Wie Beweise ich dann die Aussage?
Sei c ∈ C. Außerdem sei y = f(c) und Y = f(C).
Wegen c ∈ C ist y ∈ Y (Definition Bild einer Menge).
Wegen f(c) = y und y ∈ Y ist c ∈ f-1(Y) (Definition Urbild einer Menge).
Wegen Y = f(C) ist f-1(Y) = f-1(f(C)) durch Einsetzen.
Zusammengefasst c ∈ C ⇒ c ∈ f-1(f(C)). Nach Definition der ⊆-Beziehung ist dann C ⊆ f-1(f(C)).
> dass die -4 nicht dabei ist und deshalb wäre es ein Gegenbeispiel.
Ein Gegenbeispiel ist ein konstruierter Sachverhalt, der eine Hypothese widerlegt.
Das Beispiel, dass du konstrieren sollst, soll aber keine Hypothese widerlegen, sondern eine Hypothese bestätigen, nämlich die Hypothese, dass es C und f gibt, so dass C ≠ f-1(f(C)) ist.
Insofern ist die Bezeichnung Gegenbeispiel unpassend.
> dass die -4 nicht dabei ist
Ich habe mich geirrt, als ich gesagt habe, dass dein Beispiel korrekt sei. Ich habe deshalb meine Antwort überarbeitet. Die -4 ist eben dabei (was auch immer du mit dabei meinst). Für ein korrektes Beispiel bist du aber mit f(x) = x2 auf dem richtigen Weg. Lediglich dein C passt noch nicht.