离散数学电子教案-第07章特殊关系-推荐课件.ppt
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1、离离 散散 数数 学学2022年11月18日星期五第三篇第三篇 二元关系二元关系第第7章章 特殊关系特殊关系7.0 内容提要内容提要集合的概念集合的概念1集合的表示方法集合的表示方法2偏序关系偏序关系3良序关系良序关系5等价关系等价关系1拟序关系拟序关系2全序关系全序关系47.1 本章学习要求本章学习要求重点掌握重点掌握一般掌握一般掌握了解了解11.等价和偏序等价和偏序 关系的定义和关系的定义和证明证明2 等价类和商等价类和商集的计算集的计算3 特殊元特殊元3拟序、全序和拟序、全序和良序关系的相良序关系的相关性质。关性质。2拟序、全序和拟序、全序和良序关系的定良序关系的定义以及它们之义以及它们
2、之间的联系间的联系判定下列关系具有哪些性质判定下列关系具有哪些性质1、在全体中国人所组成的集合上定义的、在全体中国人所组成的集合上定义的“同姓同姓”关系关系;2、对任何非空集合、对任何非空集合A,A上的全关系上的全关系;3、三角形的、三角形的4、直线的、直线的“平行关系平行关系”;5;解:解:1,2,3具有具有;4 具有反自反具有反自反,对称和传递性,对称和传递性,不具有自反性;不具有自反性;5 具有自反和对称性,具有自反和对称性,不具有传递性。不具有传递性。7.2 等价关系等价关系定义定义7.2.1设设R是定义在非空集合是定义在非空集合A上的关系,如上的关系,如果果R是是自反的、对称的、传递
3、的自反的、对称的、传递的,则称,则称R为为A上的上的等价关系等价关系。由定义由定义7.2.1知:知:(1)关系关系R是等价关系是等价关系当且仅当当且仅当R同时具备自同时具备自反性、对称性和传递性;反性、对称性和传递性;(2)关系)关系R不是等价关系不是等价关系当且仅当当且仅当R不具备自不具备自反性或对称性或传递性。反性或对称性或传递性。例例7.2.1 判定下列关系是否是等价关系判定下列关系是否是等价关系?1.幂集上定义的幂集上定义的“”关系;关系;2.整数集上定义的整数集上定义的“”关系;关系;3.全体中国人所组成的集合上定义的全体中国人所组成的集合上定义的“同性别同性别”关关系。系。不具有对
4、称性不具有对称性不具有对称性不具有对称性,自反性自反性是等价关系是等价关系练习练习:P217 4 令令A=1,2,3,判断判断A上的关系上的关系(如图如图7.5.1所示所示)是否是等价关系是否是等价关系.32图图7.5.11123例例7.2.2在时钟集合在时钟集合A1,24上定义上定义整除关系整除关系:R|(x,y A)(x-y)被被12整除整除)。(1)写出)写出R中的所有元素;中的所有元素;(2)画出)画出R的关系图;的关系图;(3)证明)证明R是一个等价关系。是一个等价关系。例例7.2.2 解解(2)关系图为:关系图为:(1)R=,113图图7.2.12143151224(3)对对 xA
5、,有,有(x-x)被被12所整除,所以所整除,所以R,即即 R是自反的是自反的。对对 x,yA,若若R,有有(x-y)被被12整除整除,则则(y-x)-(x-y)被被12整除整除,所以所以 R,即即R是对称的是对称的。对对 x,y,zA,若若R且且R,有有(x-y)被被12所整除且所整除且(y-z)被被12所所整除整除,所以所以(x-z)(x-y)(y-z)被被12所所整除整除,所以所以,R,即即R是传递的是传递的.由由知知,R是是等价关系。等价关系。例例7.2.2 解解(续续)从例从例7.2.2可以看出可以看出关系关系R将集合将集合A分成了如下的分成了如下的12个子集:个子集:1,13,2,
6、14,3,15,4,16,5,17,6,18,7,19,8,20,9,21,10,22,11,23,12,24。这这12个个A的子集具有的子集具有如下特点如下特点:1、在、在同一个子集中同一个子集中的元素之间都有关系的元素之间都有关系R;2、不同子集的元素不同子集的元素之间无关系之间无关系R。以以n为模的同余关系为模的同余关系 l记记xRy为为 xy(mod n),则则l R 是是Z上的等价关系上的等价关系。l如用如用resn(x)表示表示x除以除以n的余数,则的余数,则lxy(mod n)resn(x)resn(y)。此时,此时,R将将Z分成了如下分成了如下n个子集:个子集:,-3n,-2n
7、,-n,0,n,2n,3n,-3n+1,-2n+1,-n+1,1,n+1,2n+1,3n+1,-3n+2,-2n+2,-n+2,2,n+2,2n+2,3n+2,-2n-1,-n-1,-1,n-1,2n-1,3n-1,4n-1,7.2.2 集合的划分集合的划分定义定义7.2.2给定非空集合给定非空集合A,设有集合,设有集合S=S1,S2,S3.Sm.如果满足如果满足Si A 且且 Si,i1,2,.,m;SiSj,ij,i,j1,2,.,m;mii 1SA 则集合则集合S称作集合称作集合A的一个的一个,而而S1,S2,.Sm叫做这个划分的叫做这个划分的或或。例例7.2.5设设A=0,1,2,4,
8、5,8,9,R是是A上的上的以以4为模的同余关系为模的同余关系。(1)写出写出R的所有元素;的所有元素;(2)求分别与元素求分别与元素1,2,4有关系有关系R的所有元素所作成的所有元素所作成的集合。的集合。解解:(1)R=,.显然,显然,R是是A的一个等价关系。的一个等价关系。集合集合1,5,9称为元素称为元素1关于等价关系关于等价关系R的的等价类等价类,记为,记为1R,即,即1R=1,5,9;例例7.2.5 解解(2)与元素与元素1有关系有关系R的所有元素所作成的集合的所有元素所作成的集合1,5,9;与元素与元素2有关系有关系R的所有元素所作成的集合的所有元素所作成的集合2;与元素与元素4有
9、关系有关系R的所有元素所作成的集合的所有元素所作成的集合0,4,8.同理同理:2R=2,4R=0,4,8.7.2.3 等价类与商集等价类与商集定义定义7.2.3 设设R是是非空集合非空集合A上的等价关系,对任意上的等价关系,对任意xA,称集合,称集合 xRy|yAR为为x关于关于R的的等价类等价类,或叫作由,或叫作由x生成的一个生成的一个R等价类,等价类,其中其中x称为称为xR的的生成元生成元(或叫或叫代表元代表元)。由定义由定义7.2.3可以看出:可以看出:(1)等价类产生的等价类产生的前提前提:A上的关系上的关系R是等价关系;是等价关系;(2)A中所有与中所有与x有关系有关系R的元素的元素
10、y构成了构成了xR;(3)A中每个元素都对应一个由它生成的等价类;中每个元素都对应一个由它生成的等价类;(4)R具有具有自反性自反性意味着对意味着对 xA,xR;(5)R具有具有对称性对称性意味着对任意意味着对任意x,yA,若有若有yxR,则一定有则一定有xyR。定理定理7.2.1设设R是非空集合是非空集合A上的等价关系上的等价关系,则有:则有:(1)对对 x A,xR;(2)对对 x,yA,a)如果如果yxR,则有,则有xR=yR,b)如果如果y xR,则有,则有xRyR。(3)A;Rx Ax例例7.2.5(续续)设设A=0,1,2,4,5,8,9,R是是A上的以上的以4为模的同余关系。为模
11、的同余关系。求(求(1)R的所有等价类;(的所有等价类;(2)画出)画出R的关系图。的关系图。解解:(1)1R=1,5,9=5R=9R;2R=2;4R=0,4,8=0R=8R。图图7.2.32048159商商 集集定义定义7.2.4 设设R是非空集合是非空集合A上的上的等价关系等价关系,由,由R确定确定的的一切等价类的集合一切等价类的集合,称为集合,称为集合A上关于上关于R的商集的商集,记记为为A/R,即即 A/RxR|(xA)例例7.2.6 设集合设集合A=0,1,2,4,5,8,9,R为为A上以上以4为模的同为模的同余关系余关系。求。求A/R。根据例根据例7.2.5,商集,商集 A/R=0
12、R,1R,2R=0,4,8,1,5,9,2。计算商集计算商集A/R的通用过程:的通用过程:(1)任选任选A中一个元素中一个元素a,计算计算aR;(2)如果如果aRA,任选一个元素任选一个元素bA-aR,计算计算bR;(3)如果如果aRbRA,任选一个元素任选一个元素cA-aR-bR,计算计算cR;以此类推以此类推,直到直到A中所有元素都包含在计算出的等价中所有元素都包含在计算出的等价类中。类中。例例7.2.7设集合设集合A=1,2,3,4,5,8,R为为A上以上以3为模的同余关系。为模的同余关系。求求A/R。解解 根据例根据例7.2.3知,知,A上以上以3为模的同余关系为模的同余关系R是等价是
13、等价关系。因为关系。因为 1R=1,4=4R,2R=5R=8R=2,5,8,3R=3,所以根据商集的定义,所以根据商集的定义,A/R=1R,2R,3R =1,4,2,5,8,3。练习练习:P217 6,86.设设A=1,2,3,4,在在P(A)上规定二元关系如下上规定二元关系如下:R=|(s,tP(A)(|s|=|t|)证明证明:R是是P(A)上的等价关系并写出商集上的等价关系并写出商集P(A)/R.8.设设A=A1,A2,A3,.,An是集合是集合A的划分的划分,若若 AiB,i1,2,.,n;问问:A1 B,A2 B,A3 B,.,An B 是是A B的划分吗的划分吗?提示提示:6.P(A
14、)/R=R,1R,1,2R,1,2,3R,AR 8.是划分是划分7.2.4 等价关系与划分等价关系与划分 设设R是非空集合是非空集合A上的上的等价关系,等价关系,则则A对对R的的商集商集A/R是是A的一个的一个划分划分,称之为由,称之为由R所导出的所导出的等价划分。等价划分。给定集合给定集合A的的一个划分一个划分=A1,A2,An,则由该划分确定的关系则由该划分确定的关系R=(A1A1)(A2A2)(AnAn)是是A上的等价关系上的等价关系,称为由划分称为由划分所导出的等价关系。所导出的等价关系。例例7.2.8解解 只有只有1个划分块的划分为个划分块的划分为S1,见图见图(a);具有具有2个划
15、分块的划分个划分块的划分为为S2,S3和和S4,见图见图(b),(c)和和(d);具有具有3个划分块的划分个划分块的划分为为S5,见图,见图(e)。设设A=1,2,3,求,求A上所有的等价关系及其对应的商集。上所有的等价关系及其对应的商集。231231231231231 (a)(b)(c)(d)(e)例例7.2.8(续)续)假设由假设由Si导出的对应等价关系为导出的对应等价关系为Ri,i=1,2,3,4,5,则有,则有 R1=S1S1=AA,A/R1=1,2,3;R2=1,21,2 33 =,A/R2=1,2,3;R3=1,31,3 22 =,A/R3=1,3,2;例例7.2.8(续)续)R4
16、=2,32,311 =,A/R4=1,2,3;R5=112233 =,=IA,A/R5=1,2,3。例例7.2.10 (等价关系等价关系=循环关系循环关系+自反自反)设设R是集合是集合A上的一个关系上的一个关系.对对 a,b,cA,如果当如果当R并且并且R时时,都有都有R,则称则称R为为A上的上的循环关系循环关系。试证明试证明:R是是A上的一个等价关系的上的一个等价关系的充要条件充要条件是是 R既是循环关系又是自反关系。既是循环关系又是自反关系。例例7.2.10 证明证明“”若若R是等价关系是等价关系。1)显然显然R是自反的是自反的。2)对对任意任意a,b,cA,若若R,R,则则 由由R是是对
17、称的对称的,有有R并且并且R.又由又由R是传递的是传递的,所以,所以,R。即即R是循环的关系是循环的关系。由由1),2)知知R是自反的和循环的。是自反的和循环的。“”若若R是自反的和循环的。是自反的和循环的。1)显然显然R是是自反性自反性的;的;2)对任意对任意a,bA,若若R,则则 由由R是是自反的自反的,有有R,又因,又因R是循环是循环的,的,所以所以,有有R,即即R是对称是对称的。的。3)对任意对任意a,b,cA,若若,R,则由则由R对称的对称的,有有R并且并且R;由由R是循环的,是循环的,所以所以 R,即即R是传递的。是传递的。由由1),2),3)知知,R是是A上的一个等价关系上的一个
18、等价关系。例例7.2.10证明证明(续续)练习练习:P217 1010.设设A=1,2,3,4,5,找出找出A上的等价关系上的等价关系R,此关系此关系R能能够产生划分够产生划分 1,2,3,4,5,并画出并画出R的关系图的关系图.提示提示:R的关系图如下的关系图如下12345总结总结1、熟记、熟记等价关系的定义等价关系的定义;2、利用等价关系的定义、利用等价关系的定义证明证明一个关系是一个关系是等价关系等价关系;3、给定、给定A上的等价关系上的等价关系R,会求所有的会求所有的等价类和商集等价类和商集A/R;并求出对应的集合的划分并求出对应的集合的划分;4、给定集合、给定集合A上的上的划分划分,
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