离散数学等价关系与偏序关系共32页文档
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离散数学中的关系
离散数学中的关系指的是集合之间元素的联系或对应关系。
这种关系可以描述为有序对的集合,其中每个有序对都由一对元素组成。
在离散数学中常见的关系包括等价关系、偏序关系、全序关系等。
等价关系是一种自反、对称和传递的关系,即元素之间具有相等的性质。
例如,集合中两个元素的相等关系就是一种等价关系。
偏序关系是一种自反、反对称和传递的关系,即对元素之间存在一种偏序或排序关系。
例如,在集合中,可以通过元素之间的比较来确定它们的顺序关系。
全序关系是一种偏序关系,它不仅是自反、反对称和传递的,还具有完备性,即对于集合中任意两个元素,它们之间必定存在一种顺序关系。
离散数学中还有其他类型的关系,如函数关系、包含关系等。
函数关系是一种特殊的关系,它对于集合中的每个元素,都存在唯一的映射元素。
包含关系则描述了两个集合之间的包含或包含于关系。
通过对这些关系的研究和分析,可以帮助理解和解决离散数学中的问题。
同时,关系的性质和特征也为其他学科如计算机科学、逻辑学等提供了基础。
等价关系和偏序关系等价关系和偏序关系是数学中常见的两种关系,它们在数学领域和其他学科中都具有重要的应用价值。
本文将从定义、性质和应用等方面,对等价关系和偏序关系进行详细介绍,并希望能够给读者提供一些指导意义。
首先,我们来介绍等价关系。
等价关系是指集合中的元素之间存在一种对等的关系,它可以将集合划分成若干个等价类。
在等价关系中,具有相同特征或性质的元素被划分到同一个等价类中,而具有不同特征或性质的元素则被划分到不同的等价类中。
换句话说,等价关系将集合中的元素划分为互不相交的子集,每个子集都代表一个等价类。
等价关系具有以下性质:1. 自反性:对于任意元素 a,a 和 a 相关。
2. 对称性:如果 a 和 b 相关,则 b 和 a 相关。
3. 传递性:如果 a 和 b 相关,b 和 c 相关,则 a 和 c 相关。
等价关系在数学中有广泛的应用,例如在代数、几何和数论等领域。
在代数中,等价关系可以帮助我们定义等价类,进而对集合进行分类和研究。
在几何中,等价关系可以帮助我们研究和描述图形的对称性质。
在数论中,等价关系可以帮助我们解决一些重要的数学问题,如素数分布等。
接下来,我们来介绍偏序关系。
偏序关系是指集合中的元素之间存在一种偏序的关系,它可以将集合中的元素按照某种方式进行排序。
在偏序关系中,元素的排列顺序可能是不确定的,即两个元素之间可能不存在比较关系。
与等价关系不同,偏序关系不能将集合划分为互不相交的子集,而是通过排序来比较元素之间的关系。
偏序关系具有以下性质:1. 反自反性:对于任意元素 a,a 和 a 不相关。
2. 反对称性:如果 a 和 b 相关且 b 和 a 相关,则 a 和 b 是相同的元素。
3. 传递性:如果 a 和 b 相关,b 和 c 相关,则 a 和 c 相关。
偏序关系在数学中也有广泛的应用,特别是在集合论、拓扑学、优化理论和离散数学等领域。
在集合论中,偏序关系可以帮助我们定义集合的包含关系和子集关系。
等价关系和偏序关系等价关系和偏序关系是数学中两种常见的关系类型。
它们在数学和现实生活中都有重要的应用。
等价关系是指具有相同性质或属性的对象之间的关系。
简单来说,如果两个对象之间的关系是等价关系,那么它们在某个方面是相等的。
比如,假设我们以身高作为判断两人是否同一等级的标准,那么所有身高相同的人构成了一个等价类。
在这个等价类中,每个人与其他人都具有相等的身高。
在这种情况下,身高就是构成等价关系的“等价性质”。
在数学中,等价关系具有以下三个基本特征:1. 反身性:每个对象与自身都具有相同的性质。
换句话说,对于任何一个对象a,a与a之间的关系是等价关系。
2. 对称性:如果对象a与对象b之间的关系是等价关系,那么对象b与对象a之间的关系也是等价关系。
3. 传递性:如果对象a与对象b之间的关系是等价关系,且对象b与对象c之间的关系也是等价关系,那么对象a与对象c之间的关系必须是等价关系。
举个例子来说,如果我们以相等作为判断两个数值关系的标准,那么对于任意两个数a和b,如果a等于b,那么b也等于a,而且如果b等于c,那么a也等于c。
因此,这种数值关系具有反身性、对称性和传递性,是一个等价关系。
与等价关系不同,偏序关系则是一种可以对对象进行排序的关系。
在偏序关系中,我们可以将对象按照某种标准排列成一个序列,其中一个对象优于另一个对象。
例如,在学生的考试成绩中,如果一个学生的成绩高于另一个学生,我们可以说前者优于后者。
在这种情况下,优劣可以作为构成偏序关系的“有序性质”。
对于偏序关系,它具有以下三个基本特征:1. 反身性:每个对象与自身之间的关系是偏序关系。
也就是说,对于任何一个对象a,a与a之间的关系是偏序关系。
2. 反对称性:对于两个不同的对象a和b,如果a与b之间的关系是偏序关系,那么b与a之间的关系就不能是偏序关系。
3. 传递性:如果对象a与对象b之间的关系是偏序关系,且对象b与对象c之间的关系也是偏序关系,那么对象a与对象c之间的关系必须是偏序关系。
4.4关系的闭包[定理1]:设R是A上的二元关系,则R∪IA一定是自反的,而且是包含R,具有自反性的最小关系。
(其中IA是A上的恒等关系)。
[定义1]:称R∪IA是R的自反闭包,记为r(R)。
证明:对∀x∈A,<x,x>∈IA ⊆R∪IA,且R⊆R∪IA。
若R’包含R且具有自反性,则IA ⊆R’,R⊆R’,IA∪R⊆R’。
即IA∪R 为最小。
[推论1]:当且仅当R是自反闭包,R具有自反性。
证明:(1)R是自反闭包,R=IA∪R⇒IA ⊆R;(2)R具有自反性,IA ⊆R,R∪IA=R. [定理2]:设R是A上的二元关系,则R∪R-1是对称的,包含R的最小关系。
(其中R-1是R的逆关系)。
[定义2]:称R∪R-1是R的对称闭包,记为s(R)。
证明:(1)若<x,y>∈R∪R-1,则<x,y>∈R 或<x,y>∈R-1,⇒<y,x>∈R-1 或<y,x>∈R故<y,x>∈R∪R-1(对称性)。
(2)若R’为包含R,且对称的二元关系,则对∀<x,y>∈R∪R-1,<x,y>∈R⇒<x,y>∈R’;<x,y>∈R-1 ⇒<y,x>∈R ⇒<y,x>∈R’又R’具有对称性,<x,y>∈R’,故R∪R-1⊆R’。
[推论2]:当且仅当R是对称闭包时,R具有对称性。
证明:(1)R具有对称性,若<x,y>∈R,则<y,x>∈R,又<y,x>∈R-1即∀<y,x>∈R-1,<x,y>∈R⇒<y,x>∈R⇒R-1⊆R⇒R∪R-1=R;(2)R是对称闭包时,R=R∪R-1⇒R具有对称性。
[定理3]:传递闭包t(R)=R∪R2∪R3∪…例6:设A={1,2,3},R={<1,1>,<1,2>,<2,3>},求t(R) 。
等价关系、偏序关系
等价关系是抽象的根基
定义
【等价关系】设 R ⊆X ×X ,如果 R 是⾃反、对称、传递 关系,则 R 就称为等价关系
【等价类】设 R ⊆X ×X 是 X 上的等价关系,∀x ∈X , [x ]={y ∈X ∣(y ,x )∈R } 称为 R 的⼀个等价类
【集合的划分】设 X 是⼀个集合,A 是 X 的⾮空⼦集构成的集合,如果 A 满⾜「A ,B ⊆A ,A ∩B =∅」与「⋃A i ∈A A i =X 」,则称 A 是集合 X 的⼀个划分
【偏序关系与偏序集】设 ≤:X →X ,如果 ≤ 是⾃反、传递、反对称的,则称 ≤ 是 X 上的偏序关系,(X ,≤) 称为偏序集
【全序关系与全序集】设 ≤:X →X ,若 ∀x ,y ∈X , (x ,y )∈≤ 或 (y ,x )∈≤,则称 ≤ 为全序关系,(X ,≤) 称为全序集定理
【不同等价类⽆交集】[x ]≠[y ]→[x ]∩[y ]=∅
【等价关系与集合划分⼀⼀对应】给定集合 X 上的⼀个划分 A ,由 A 可以确定⼀个等价关系
理解
1. 若 I ⊆R , R −1⊆R , R 2⊆R ,则 R 就是等价关系
2. 因为并⾮所有集合元素都存在序关系,所以叫偏序关系
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