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等价关系

“关系”一词,在日常生活中十分常见,在学校,有同学关系、师生关系、同事关系等;
在家庭中,有兄弟姐妹关系,父子关系、母女关系等;在一般的工作单位,有师徒关系、上
下级关系等等。

在研究科学中也有很多关系,如数学中的数的大小比较关系、整数中整除关
系、函数关系、集合中的包含关系;计算机软件的程序与其子程序关系等。

为了数学的方法来研究这类关系,我们将用集合论的观点来描述这类关系。

例如,集合{}e d c b a A ,,,,=,为五个人组成的集合,其中他们中,a 是b 的父亲,c 是d 的
父亲,c 也是e 的父亲。

现将集合A 的父子关系用有序对表示,即为),(),,(),,(e c d c b a 。


这三个有序对组成一个集合{}),(),,(),,(e c d c b a R =,我们把R 这种由集合A 导出的有序
对组成的集合R ,叫做A 上关系 R 。

我们称集合R 为集合A 的父子关系集合(简称关系)。

我们把13个数组成的集合{}10,,3,2,1 =A 也建立几个关系。

二、建立关系举例:
1、 它们之间的小于等于关系R ;
()()()()()()(){},13,13,13,12,,3,2,2,2,3,1,2,1,1,1 =R
2、 它们除以3以后余数相同的关系1R ;
()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()⎭
⎬⎫⎩⎨⎧=,10,10,7,10,4,10,1,10,9,9,6,9,3,9,8,8,5,8,2,8,10,7,7,7,4,7,1,7,9,6,6,6,3,6,8,5,5,5,2,5,10,4,7,4,4,4,1,4,9,3,6,3,3,3,8,2,5,2,2,2,10,1,7,1,4,1,1,12R 3、它们之间的整除关系2R ;
()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()⎭
⎬⎫⎩⎨⎧=10,10,9,9,8,8,7,7,6,6,10,5,5,5,8,4,4,4,9,3,6,3,3,3,10,2,8,2,6,2,4,2,2,2,10,1,2,1,1,13 R 注意:关系有两大类关系:A 到B 的关系,A 上的关系;我们主要讨论A 上的关系。

三、关系的几种表示方法:
1、图形表示;
2、表格表示;
3、矩阵表示;
比如:{
}5,4,3,2,1=A 上的R 关系为()()()()()()(){},4,5,2,4,5,3,3,3,3,2,2,22,1=R 则⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=01000000101010000110
00010R A
⑴、自反性:R 是A 上的二元关系,若∀∈a A ,都有∈),(a a R ,则称R 是自反的二元关系。

⑵、反自反性:R 是A 上的二元关系,若∀∈a A ,都有∉),(a a R ,则称R 是反自反二元关系.
⑶、对称性:R 是A 上的二元关系,若∀∈),(b a R ,都有∈),(a b R ,则称R 是对称的二元关系.
⑷、反对称性:R 是A 上的二元关系,若∀∈),(b a R ,又有∈),(a b R 时,有b a =,则称R 是反对称的二元关系.
⑸、传递性:R 是A 上的二元关系,若有∈),(b a R 且∈),(c b R 时,必有∈),(c a R ,则称R 是可传递的二元关系.
五、性质的判别
前四种的判别较容易,
传递性的判别:R 具有传递性的充要条件为R R R ⊆⋅
例题:集合A={1,2,3,4,5}上的模2同余关系R 的关系矩阵:
A R =⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡1010101010
101010101010101 ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡==10101010101010101010101011010101010
10101010101010110101
010101010101010101012R A B 比较可得:1=ij b 时,必须1=ij a .
五、自反(对称、传递)关系闭包的求法:
例2 设{}c b a A ,,=,()()()()(){}c a a c c b a b a a R ,,,,,,,,,=,
自反闭包:)(R r =A I R .;
对称闭包:)(R s =R R ~
.
传递闭包: ⑴、设A A R ⨯⊆,则 32)(R R R R t =。

⑵、设1≥=n A ,A A R ⨯⊆,则n R R R R t 2)(=。

六、等价关系与分类:
1、同时满足自反、对称、传递性的关系称为等价关系,等价关系将集合A 分成类。

比如,上面例题将10个数除以3余数相同的关系是将10个数分成三类{}10,7,4,1,{}8,5,2,{}9,6,3;
又如,大学里的同班同学的关系是等价关系,老乡关系是等价关系。

但师生关系,父子关系不是等价关系。

2、同时满足自反、反对称、传递性的关系称为偏序关系;
3、同时满足自反、对称关系的关系称为相容关系。

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