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等价关系与划分

不难看出,上述关系图被分为三个分离(互不连 通)的部分。每部分中的数两两都有关系(模3相等), 位于不同部分中的数之间则没有关系。
称每一部分中的顶点构成了一个等价类。
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定义7.16(等价类) 设 R 为 非 空 集 合 上 的 等 价 关 系 , xA, 令
[x]R={y|yA∧xRy},称[x]R为x关于R的等价类,简 称为x的等价类,简记为[x]。 说明:
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对R求三种闭包共有6种顺序,问每种顺序的运算结 果是否一定为等价关系?
不一定。 由于对称闭包不一定保持关系的传递性,因此先求 传递闭包后求对称闭包得到的关系不一定是等价关系 例 A={1,2,3},A上的关系R={<1,2>,<3,2>}
str(R)=IA{<1,2>,<2,1>,<3,2>,<2,3>} 显然str(R)不是等价关系 用闭包运算去构造等价关系时,传递闭包运算应该 放在对称闭包运算的后面
所以R是对称的。 (3)x,y,z∈A,若<x, y>∈R,<y, z>∈R,
则有xyC, yzC。 xz=(xy)(yz)C <x,z>∈R. 所以R是传递的。 综上所证,R是A上的等价关系。
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画出等价关系R={<x,y>|x,yA∧x≡y(mod 3)}的 关系图 ,其中A={1,2,…,8}。
不相交,不能部分相交。 (4):所有等价类的并集就是A (3)和(4):等价关系将A划分成若干个互不相交的子集
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例 集 合 A={1,2,…,8} 上 的 等 价 关 系 R={<x, y>|x, yA∧x≡y(mod 3)}
等价类是{1, 4, 7}、{2, 5, 8}、{3, 6}
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定义7.17(商集)设R为非空集合A上的等价关系, 以R的所有等价类为元素的集合叫做A在R下的商集, 记作A/R,即A/R={[x]R|xA }
例 集 合 A={1,2,…,8} 上 的 等 价 关 系 R={<x, y>|x, yA∧x≡y(mod 3)}等价类是{1, 4, 7}、{2, 5, 8}、{3, 6}。
所以A在R下的商集为{{1, 4, 7}, {2, 5, 8}, {3, 6}}。 A在R下的商集也可写成{[1], [2], [3]}。 整数集Z在模n等价关系下的商集是 {{nz+i|zZ} | i=0,1,…n-1} 或{[0], [1], ..., [n-1]}
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定理7.14(等价类的性质) 设R为非空集合A上 的等价关系,则
(1)[x]是A的非空子集 (2)x,yA,如果xRy,则[x]=[y] (3)x,yA,如果xRy,则[x]与[y]不交 (4)∪{[x]|xA }=A
定理的含义: (1):任何等价类都是集合A的非空子集 (2)和(3):在A中任何两个元素,它们的等价类相等或
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定义7.18(划分)设A为非空集合,若A的子集族π (πP(A),是A的子集构成的集合)满足以下的条 件:
(1)π (2)xy(x,yπ∧xy → xy=)
即π中任意两个集合不相交 (3)∪π=A,即π中所有集合的并集等于A 则称π是A的一个划分,称π中的元素为A的划分块
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例 设 A={a,b,c,d},给定 π1,π2,π3,π4,π5,π6如下, 判 别它们是否为A的划分。
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例 设AN,R={<x, y>|x, yA∧x≡y (mod 3)} 为A上的 关系,其中x≡y (mod 3)叫做x与y模3相等,其含义为x 除以3的余数与y除以3的余数相等。证明R为A上的等 价关系。 证明:
xA,有x≡x (mod 3),即<x, x>R,所以R是自 反的。
x,yA,若x≡y (mod 3),则有y≡x (mod 3)。所以 R是对称的。
x的等价类是A中所有与x等价的元素构成的集合。
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集合A={1,2,…,8}上的等价关系 R={<x, y>|x, yA∧x≡y(mod 3)}
等价类是: [1]=[4]=[7]={1,4,7} [2]=[5]=[8]={2,5,8} [3]=[6]={3,6}
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将模3的等价关系加以推广,可以得到整数集合 Z上的模n等价关系。
对于任意的整数x和y,定义模n相等关系: xyx≡y(mod n)
易证是整数集合Z上的等价关系。
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将Z中所有的整数根据它们除以n的余数分类如下: 余数为0的数,其形式为nz,zZ 余数为1的数,其形式为nz+1,zZ … 余数为n-1的数,其形式为nz+n-1,zZ 以上构成了n个等价类: [i]=[n+i]=[2n+i]=…={nz+i|zZ},i=0,1,…n-1
x,y,zA,若x≡y (mod 3),y≡z (mod 3),则有x≡z (mod 3)。所以R是传递的。
综上R为A上的等价关系。
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例:已知A=P(X), CX, x, yA, <x,y>R xyC。 证明R为A上的等价关系.
证明: (1)xA,由于xx=C <x,x>R,
所以R是自反的。 (2)x,yA,<x,y>RxyCyxC<y,x>,
等价关系是一类重要的关系。 定义7.15(等价关系) 设R非空集合上的关系, 如果R是自反的、对称的和传递的,则称R为A上的 等价关系。 设R是一个等价关系,若<x,y>R,称x等价于 y,记作xy。
例 设A={1,2,3},R1,R2,R3是A上的关系 R1={<1,1>,<2,2>,<3,3>} R2={<1,1>,<2,2>,<3,3>,<1,2>,<2,3>} R3={<1,1>,<2,2>,<3,3>,<1,3>,<3,1>}
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例 设A为某班学生的集合,讨论下列关系是否为等 价关系。
R1={<x, y>|x, yA x与y同年生} R2={<x, y>|x, yA x与y同姓} R3={<x, y>|x, yA x的年龄比y小}
解:R1是等价关系; R2是等价关系; R3不是等价关系;
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通过闭包运算将任意的关系R构造成为一个等价关系 如tsr(R)必为一个等价关系 例 A={1,2,3},A上的关系R={<1,1>,<2,2>,<1,2>} tsr(R)={<1,1>,<2,2>,<3,3>,<1,2>,<2,1>}
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