【离散数学】等价关系与等价类,相容关系和偏序关系举例

目录

 

集合中的三种关系

等价关系举例

相容关系举例

偏序关系举例

等价类的定义

等价关系与等价类的例题

商集的定义


集合中的三种关系

等价关系:设R为定义在集合A上的关系,若R是自反的对称的传递的,则R称为等价关系

相容关系:设R为定义在集合A上的关系,若R是自反的和对称的,则R称为等价关系

序关系(偏序关系):设A是一个集合,若A上的关系R是自反的反对称的传递的,则R是A上的偏序关系


等价关系举例

等价关系可以简单理解成我们实数集上的等于关系,等于关系应该算等价关系的子集。

当然,离散数学中也对等价关系做了抽象,比如实数集上的同余模k关系。

再抽象一点,比如通信基站之间的通信关系,通信基站A可以和自己通信(类似于我们在调试的时候在地址栏输入localhost回环地址)【自反性】,基站A可以和相邻的基站B通信,那么基站B也能和基站A通信(正常情况下)【对称性】,基站A可以和基站B通信,基站B可以和基站C通信,那么基站A通过B的中转也能和基站C通信ÿ

<think>好的,用户现在问的是“二元关系有哪些特性”。之前我们讨论了对偶图自对偶图,现在转向了离散数学中的另一个主题——二元关系。我需要先确认用户的需求,可能他们正在学习离散数学或者图论相关的课程,需要理解二元关系的基本特性。 首先,要回顾二元关系的定义:集合A到B的二元关系是笛卡尔积A×B的子集。当A=B时,称为A上的二元关系。接下来,需要列举常见的特性,比如自反性、对称性、传递性等。这些是二元关系最基础也是最重要的特性,用户可能希望得到清晰的解释例子。 然后,用户可能不太清楚这些特性的具体应用或者如何判断一个关系是否具有这些特性。比如,自反性要求每个元素自己有关系,比如实数集合上的“≤”关系,而对称性则是如果aRb则bRa,比如“同学关系”。传递性则像“祖先关系”,如果a是b的祖先,b是c的祖先,那么a是c的祖先。 接下来是反自反性、反对称性,这些可能相对复杂一些。需要举例说明,比如“父子关系”是反自反的,因为没有人是自己的父亲;而“≤”是反对称的,因为如果a≤b且b≤a,则a=b。 等价关系偏序关系是两个重要的分类。等价关系需要自反、对称、传递,比如“等于”或者“n同余”。而偏序关系需要自反、反对称、传递,比如“≤”或集合的包含关系。用户可能需要区分这两者的不同,以及它们在实际中的应用,比如分类或排序。 此外,可能还需要提到其他特性,如完全性、逆关系、闭包等,但用户的问题主要集中在“有哪些特性”,所以可能需要控制信息的深度,避免过于复杂。要确保每个特性都有明确的定义例子,帮助用户理解。 需要检查是否有遗漏的重要特性,比如是否提到了相容关系(自反对称),或者非对称性,比如“严格小于”关系。同时,要确保术语使用正确,比如传递闭包自反闭包的定义是否准确。 最后,总结部分要简明扼要,强调这些特性在数学计算机科学中的应用,比如数据库关系型、算法设计等,让用户了解学习这些概念的实际意义。可能还需要提醒用户,如果有具体例子需要分析,可以进一步讨论,以促进更深的理解。</think>以下是关于**二元关系特性**的逐步解释: --- ### **1. 基本定义** **二元关系**指集合$A$到集合$B$的子集$R \subseteq A \times B$。若$A = B$,则称$R$为**$A上的二元关系**。例如: - 自然数集合$\mathbb{N}$上的“小于”关系$R = \{(a,b) \mid a < b\}$。 - 人群中的“朋友”关系$R = \{(x,y) \mid x \text{是} y \text{的朋友}\}$。 --- ### **2. 核心特性** 以下特性针对**集合$A$上的二元关系$R$**: #### **(1) 自反性 (Reflexivity)** - **定义**:若对任意$a \in A$,都有$(a, a) \in R$,则称$R$是自反的。 - **示例**:实数集上的“$\leq$”关系(每个数$\leq$自身)。 - **非自反示例**:自然数集上的“$<$”关系(没有数$<$自身)。 #### **(2) 对称性 (Symmetry)** - **定义**:若对任意$(a, b) \in R$,都有$(b, a) \in R$,则称$R$是对称的。 - **示例**:人群中的“同学”关系(若$a$是$b$的同学,则$b$也是$a$的同学)。 - **非对称示例**:实数集上的“$<$”关系(若$a < b$,则$b \not< a$)。 #### **(3) 传递性 (Transitivity)** - **定义**:若$(a, b) \in R$且$(b, c) \in R$,则必有$(a, c) \in R$。 - **示例**:集合包含关系“$\subseteq$”(若$A \subseteq B$且$B \subseteq C$,则$A \subseteq C$)。 - **非传递示例**:人群中的“父子”关系(若$a$是$b$的父亲,$b$是$c$的父亲,$a$不是$c$的父亲)。 #### **(4) 反自反性 (Irreflexivity)** - **定义**:若对任意$a \in A$,$(a, a) \notin R$,则称$R$是反自反的。 - **示例**:自然数集上的“$<$”关系。 - **注意**:反自反性 ≠ 非自反性。例如“$\leq$”是非自反的吗?不,它是自反的! #### **(5) 反对称性 (Antisymmetry)** - **定义**:若对任意$(a, b) \in R$且$(b, a) \in R$,则必有$a = b$。 - **示例**:实数集上的“$\leq$”关系(若$a \leq b$且$b \leq a$,则$a = b$)。 - **非反对称示例**:集合的“非真包含”关系(若$A \subseteq B$且$B \subseteq A$,则$A = B$,但这里实际是反对称的,需注意定义)。 --- ### **3. 关系分类** 根据特性组合,二元关系可分为几类: #### **(1) 等价关系 (Equivalence Relation)** - **条件**:自反、对称、传递。 - **示例**: - 整数集上的“$n$同余”关系(如$a \equiv b \pmod{3}$)。 - 几何中的“全等”关系。 #### **(2) 偏序关系 (Partial Order)** - **条件**:自反、反对称、传递。 - **示例**: - 集合的包含关系“$\subseteq$”。 - 实数集上的“$\leq$”。 #### **(3) 严格偏序关系 (Strict Partial Order)** - **条件**:反自反、传递(自动反对称)。 - **示例**:自然数集上的“$<$”。 #### **(4) 相容关系 (Tolerance Relation)** - **条件**:自反、对称,但**不要求传递**。 - **示例**:人群中的“有共同爱好”关系。 --- ### **4. 其他重要概念** #### **(1) 逆关系 (Inverse Relation)** - **定义**:$R^{-1} = \{(b, a) \mid (a, b) \in R\}$。 - **性质**:若$R$对称,则$R = R^{-1}$。 #### **(2) 关系的闭包 (Closure)** - **自反闭包**:向$R$中添加所有缺失的$(a, a)$,使其自反。 - **对称闭包**:向$R$中添加所有缺失的$(b, a)$,使其对称。 - **传递闭包**:通过添加所有可能的传递路径扩展$R$(如$R^* = R \cup R^2 \cup R^3 \cup \cdots$)。 --- ### **5. 总结** - **核心特性**:自反性、对称性、传递性、反对称性、反自反性。 - **典型分类**:等价关系(分类)、偏序关系(排序)、相容关系糊匹配)。 - **应用领域**:数据库关系型、算法设计(如拓扑排序)、社交网络分析等。 若有具体关系需要分析特性,可提供示例进一步探讨!
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