Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебник мануалов ВГУ по дискретке

.pdf
Скачиваний:
96
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
785.19 Кб
Скачать

Теория множеств

11

 

1)

последовательности непустых множеств Χ 1, Χ 2 ,..., Χ n ,..., такой, что

Χ 1

Χ 2 ... и Ι Χ n = ;

 

 

n Ν

 

2)последовательности множеств, отличных от универсального множества

Λ , такой, что Χ 1 Χ 2 ... и Υ

Χ n = Λ ;

n

Ν

3) семейства множеств такого, что пересечение любого конечного числа множеств из этого семейства непусто, а пересечение всех множеств пусто.

 

§ 2. Прямое произведение множеств.

 

 

 

 

Бинарные отношения

 

 

Произведением (или

декартовым произведением) Χ

1 Χ

2 двух

непустых множеств Χ 1

и Χ 2

будем называть множество упорядоченных

пар (x1 , x2 ) , где

x1

Χ 1 ,

x2 Χ 2 . Это понятие выросло

из

понятия

декартовой системы координат. Данное понятие можно обобщить и

на

случай n множеств. Если Χ 1 , Χ 2 ,..., Χ n - n непустых множеств, то

их

произведение

состоит

из

всевозможных

упорядоченных наборов

(x1 , x2 ,..., xn ) ,

xk Χ

k , k = 1,..., n

элементов этих множеств. Если множества

Χ 1 = Χ 2 = ... =

Χ n =

Χ ,

то их

произведение

Χ 1 , Χ 2 ,..., Χ n обозначается

Χn . Так, символом R n обозначается множество упорядоченных векторов n

вещественных чисел.

Любое подмножество из произведения Χ Υ называется бинарным отношением. Если Χ = Υ , то бинарное отношение называется бинарным отношением на множестве Χ . Бинарные отношения обозначаются буквами φ , ρ , f ,... Если пара (x, y) принадлежит бинарному отношению ρ , то пишут

(x, y) ρ или x ρ y .

Для задания бинарного отношения ρ используют те же методы, что и

для произвольных множеств, кроме того, бинарное отношение, заданное на конечном множестве Χ , можно задать в виде графа, а бинарное отношение на множестве R можно задать в виде декартовой диаграммы. Под графом бинарного отношения мы понимаем схему, в которой элементы множества

Χ изображаются точками на плоскости, элементы x, y

Χ

, такие, что пара

(x, y) ρ соединяются стрелкой, направленной от x

к

y , пары (x, x) ρ

изображаются петлей вокруг точки x . Под декартовой диаграммой понимают изображение пар (x, y) ρ в декартовой прямоугольной системе

координат.

Областью определения бинарного отношения ρ называется множество

Dρ = { x Χ : y (x, y) ρ} .

Областью значений бинарного отношения ρ называется множество

Rρ = { y Υ : x (x, y) ρ} .

Теория множеств

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бинарное отношение ρ на множестве Χ

называется

рефлексивным,

если для любого x

Χ

пара (x, x) ρ . Если

Χ

- конечное множество, то

рефлексивность бинарного отношения ρ

означает, что на графе данного

бинарного отношения вокруг каждой точки x из Χ

есть петля. Если Χ

= R ,

то рефлексивность

бинарного отношения

ρ

с

точки зрения

декартовой

диаграммы означает,

что в число изображенных точек войдут все точки

прямой y(x) = x .

 

 

 

 

 

 

 

 

Бинарное отношение

ρ на множестве Χ

называется симметричным, если

для любых x, y Χ

из принадлежности пары (x, y) отношению

ρ следует

принадлежность этому отношению также пары ( y, x) . Если

Χ

- конечное

множество, то симметричность бинарного отношения ρ означает,

что на

графе данного бинарного отношения все присутствующие стрелки двусторонние. Если Χ = R , то симметричность бинарного отношения ρ с

точки зрения декартовой диаграммы означает, что изображенное множество

симметрично относительно прямой y(x) =

x .

 

 

 

 

Бинарное

отношение

ρ

на

 

множестве

Χ

называется

антисимметричным, если для любых x, y

Χ

из принадлежности пар (x, y)

и

( y, x) отношению

ρ следует

x =

y . Если

Χ - конечное множество,

то

антисимметричность бинарного отношения ρ означает, что на графе данного бинарного отношения все присутствующие стрелки односторонние.

 

Бинарное отношение

ρ на множестве Χ

называется транзитивным,

если для любых x, y, z Χ

из принадлежности пар (x, y)

и ( y, z) отношению

ρ следует принадлежность этому отношению также пары (x, z) .

 

Обратным отношением для ρ называется отношение

 

 

ρ 1 = {(x, y) :( y, x) ρ} .

 

 

Композицией отношений ρ1 и ρ 2

называется отношение

 

ρ 2 ο ρ1 = {(x, y) : z

( x, z) ρ1 ,( z, y) ρ 2 } .

 

Для любых бинарных отношений выполняются следующие свойства:

 

1. (ρ 1)1 = ρ ;

 

 

 

 

 

2. (ρ 2 ο ρ1) 1 = ρ11 ο ρ 21.

 

 

 

 

Задача 1. Перечислите элементы множеств Α

× Β ,

Β × Α :

1)

Α = {1,2} , Β ={ 3,4},5

;

 

 

 

2)Α = , Β = {1,2,3,4} .

Решение. По определению

{(a,b) : a Α , b Β } .

Α × Β =

13

Теория множеств

Порядок построения данного множества будет следующий: вначале перечислим все пары, первый элемент которых равен первому элементу множества Α , а второй элемент берется из множества Β в том порядке, в котором они записаны в множестве Β , затем аналогично берем второй

элемент из Α

 

и составляем пары со всеми элементами из Β

и т.д.

 

Аналогичен и метод построения множества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Β Α =

{(b, a) : b Β , a Α } .

 

 

 

 

 

 

 

(1,3),(1,4) (, 1,5) ,

 

 

 

(3,1),( 3,2)

,

 

 

 

 

1) Α

Β

=

,

Β Α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2,3),( 2,4) (,

 

 

 

=

(4,1),( 4,2) , .

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5)

 

 

 

(5,1),( 5,2)

 

 

 

 

3)

Α

Β

=

Β

Α

= ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поскольку множество

 

Α

пусто и мы не можем

составить ни одной пары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2. Пусть Α

= {3,4}

 

. Перечислите элементы множеств Α 4 .

Решение. По определению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Α } =

 

 

 

 

Α 4 =

{(a

, a

2

, a

3

, a

4

) : a Α

, a

2

Α , a

3

 

Α , a

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3,3,3,3),( 3,3,3,4) (,

3,3,4,3) (, 3,3,4,)4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3,4,3,3),( 3,4,3,4) (,

3,4,4,3) (, 3,4,4,)4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

(4,3,3,3),( 4,3,3,4) (,

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,3,4,3) (, 4,3,4,)4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4,4,3,3),( 4,4,3,4) (,

4,4,4,3) (, 4,4,4,)4

 

 

 

Задача 3. Пусть на плоскости задана декартова система координат. Изобразите на плоскости следующее множество:

Μ= [a,b] [ c, d] ,

где a,b, c, d R

a < b, c <

d .

 

 

Μ = [a,b] [ c, d]

Решение.

При построении прямого произведения

каждой точке x

из отрезка

[a,b]

ставятся пары

(x, y), y

[c, d] , поэтому в

результате получим множество

y

c

 

 

 

 

 

a

M

b

x

 

 

 

 

 

d

14

Теория множеств

Задача 4. Докажите следующее равенство:

(Α Β ) ( Κ Μ ) = ( Α Κ) ( Β Μ ) .

Решение. Равенство двух множеств мы докажем с помощью двух включений, объединив их одной записью. Заметим, что элементами

множеств в данном случае являются упорядоченные пары точек. Итак, пусть

(x, y) (

Α Β

) (

Κ Μ )

x ( Α Β)

 

, y ( Κ Μ)

 

 

x Α , x Β , y Κ , y Μ x Α , y Κ , x Β , y Μ

 

(x, y) Α Κ ,( x, y) Β Μ ( x, y) ( Α Κ) ( Β Μ) .

 

Задача 5.

Докажите, что для любых непустых множеств Α

, Β , Κ из

равенства (Α

Β ) ( Β

Α )

=

Κ Κ следует, что Α =

Β = Κ .

 

Решение. Для доказательства данного утверждения установим два

равенства Α

= Κ

и Β

=

Κ .

 

 

 

 

 

 

Для произвольных x

Α

и y

Β

 

 

 

 

(x, y) Α Β ( x, y) Κ Κ x Κ , y Κ Α Κ , Β Κ .

 

С другой стороны,

для произвольного x Κ

 

 

(x, x) Κ Κ (

x, x)

Α

Β

или

(x, x)

Β Α

 

 

x Α

и x Β Κ Α и Κ Β .

 

 

 

 

Таким образом, Α =

Β

=

Κ .

 

 

 

 

 

Задача

6.

На

множестве

Α

= {5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15}

задано

бинарное отношение

ρ =

{(x, y) : x делится на y} . Нарисуйте граф данного

бинарного отношения.

 

 

 

 

 

 

 

. Точки

Решение. Расположим

на

плоскости точки

множества Α

x, y Α

, для которых пара (x, y)

ρ ,

соединим стрелкой, направленной от

x к y . Пары (x, x) ρ

изобразим петлей вокруг точки x . Результатом такого

построения будет граф

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Теория множеств

15

 

Задача 7. Для следующего бинарного отношения, определенного на множестве R , найдите область определения, область значений и нарисуйте

декартову диаграмму

ρ = {(x, y) : x2 = y}.

 

Решение. В соответствии с определением

Dρ =

{ x R : y

(x, y) ρ} = R .

Rρ = { y Υ : x (x, y) ρ} = R+ 0 .

Декартова диаграмма для данного бинарного отношения имеет вид

y

x

Задача 8. Для каждого из следующих бинарных отношений выясните, какими свойствами (рефлексивность, симметричность, антисимметричность,

транзитивность) оно обладает и какими не обладает.

{1,2,3} ;

1)

ρ =

{(1,2), (2,1),(

1,1) (, 1,3) (, 3,)2(, 3),3} на множестве Χ =

2)

ρ =

{(x, y) : x

y Ζ } на множестве

Χ

=

R ;

 

3)

ρ =

{(x, y) : 2x =

3y} на множестве Χ

=

Ζ

;

 

4)

ρ =

{(x, y) : x

y} на множестве Χ

= Ρ

(Ζ

) .

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

1)

Данное отношение не является рефлексивным, поскольку для точки

2 Χ

пара

(2,2) ρ ; не является симметричным, поскольку, например, пара

(1,3) ρ ,

а пара (3,1) ρ ; не является антисимметричным, поскольку,

например,

пары (1,2) и (2,1) принадлежат ρ ,

но 1 2 ;

не

является

транзитивным, поскольку, например (3,2) ρ ,( 2,1)

ρ , а (3,1) ρ .

 

2)

Данное отношение является рефлексивным, поскольку для любой

точки

x

R

разность x

x =

0 Ζ , т.е. (x, x) R ;

является симметричным,

поскольку

 

принадлежность

любой пары (x, y)

отношению

ρ

означает

x y = k

Ζ

, но тогда

y

x = − k Ζ , т.е. пара

( y, x) ρ ;

не

является

Теория множеств

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

антисиммеричным, поскольку, например,

пары (1.2,3.2)

ρ и (3.2,1.2)

ρ ,

но

3.2 1.2 ;

 

является

транзитивным,

поскольку для

любых x, y, z

R

принадлежность пар (x, y)

и ( y, z)

отношению ρ

означает

x

y =

k

Ζ

и

y z = n Ζ

, но тогда x

z =

k +

n

Ζ , т.е. (x, z)

ρ .

 

 

 

 

 

 

3)

Данное отношение не является рефлексивным, поскольку из всех пар

(x, x), x Ζ

только пара

 

(0,0)

ρ , ведь для всех остальных

x Ζ

 

не

выполнено

равенство

2x = 3x ;

не является

симметричным,

поскольку,

например,

пара (3,2) ρ

( 2 3 =

3 2 ), а пара (

2,3) ρ ( 2 2

3 3); является

антисимметричным, поскольку для любых

пар

(x, y)

ρ ,( y, x)

ρ

одновременно

 

выполняются

равенства

2x =

3y и

2 y = 3x ,

т.е.

9x =

4x

и

4 y =

9 y , но это может быть только в том случае, если x =

y =

0 ; не является

транзитивным,

 

поскольку,

 

например,

пара

(9,6) ρ

( 2 9 =

3 6 ),

пара

(6,4) ρ ( 2 6 =

3 4 ), но пара (9,4)

ρ ( 2 9

3 4 ).

 

 

 

 

 

 

 

4)

Данное

отношение

не

является

рефлексивным, поскольку

для

 

Ρ (Ζ ) пересечение

 

= ,

т.е.

(

,

)

ρ ;

является симметричным,

поскольку

принадлежность

любой пары

(x, y)

отношению ρ

означает

x

y ,

но

тогда

y

x

 

, т.е.

пара

( y, x)

ρ ;

не

является

транзитивным,

 

 

поскольку,

 

например,

 

пара

 

({1,2} {,

2},3 )

ρ

({1,2}

{ 2},3 {=}

2

)

и пара ({2,3} {, 3,6},7 )

ρ

({2,3} { 3,6},7 {=}

3

),

но

пара ({1,2} {, 3,6},7 )

ρ , так как {1,2} { 3,6},7

=

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 9. Пусть на множестве R заданы следующие бинарные

отношения:

{(x, y) : x = y 2} ; ρ 2 = {(x, y) : x + y 2} ; ρ 3 = {(x, y) : x + y Ζ }

 

 

 

ρ1 =

 

 

Найдите обратные к данным бинарным отношениям и всевозможные

композиции этих бинарных отношений.

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Вначале выпишем обратные отношения:

ρ 1

=

{(x, y) :( y, x)

ρ }

= ({

x, )y : y = x2 };

 

 

 

 

 

1

 

{(x, y) :( y, x)

1

= ({

x, )y : y + x 2} =

 

 

 

 

 

ρ 1

=

ρ }

ρ

2

;

 

2

 

{(x, y) :( y, x)

2

= ({

x, )y : y + x Ζ } =

 

 

 

ρ 1

=

ρ }

ρ

3

.

3

 

 

3

 

 

 

 

 

В качестве примера рассмотрим некоторые композиции рассматриваемых бинарных отношений:

ρ1 ο ρ 2 = {(x, y) : z ( x, z) ρ 2 ,(

z, y) ρ1} =

 

 

 

 

 

= {(x, y) : z x + z 2, z = y 2} =

{(x, y) : x + y 2 2} ;

 

 

 

ρ 2 ο ρ1 = {(x, y) : z ( x, z) ρ1,( z, y) ρ 2} =

 

 

 

 

 

 

= {(x, y) : z x = z 2 , z + y 2} =

 

 

 

x +

y 2

 

 

0,

 

 

=

(x, y) : x

 

+ y

 

 

 

 

x

2

 

= {(x, y) : x 0, x + y 2} ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теория множеств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ 2 ο ρ 3 = {(x, y) : z

( x, z) ρ 3 ,( z, y) ρ 2} =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

{(x, y) : z x + z Ζ , z + y 2} =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= {(x, y) : z x + z = k Ζ , z + y 2} = ({ x, )y : k Ζ

 

k x + y 2} = R × R

 

ρ 3 ο ρ 2 = {(x, y) : z ( x, z) ρ 2 ,( z, y) ρ 3} =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

{(x, y) : z x + z 2, z + y Ζ } = R × R .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остальные композиции постройте самостоятельно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10. Пусть Χ

- произвольное множество,

обозначим символом

ΙΧ

отношение на множестве Χ

вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΙΧ

= {(x, y) : x = y} = ({ x,)x : x Χ } .

 

 

 

 

 

 

 

Докажите,

что

для

 

любого бинарного отношения ρ

между

элементами

множеств Α

и Β

выполняются равенства:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

ΙΒ

ο ρ = ρ ,

 

 

ρ οΙΑ = ρ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

} =

 

 

 

 

 

 

 

 

Ι

ο ρ = {(x, y) Α × Β : z Β ( x, z) ρ ,( z, y) Ι

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Β

{(x, y) Α × Β : z Β ( x, z) ρ , z = y} = ({ x, )y

Β Α × Β (: x,)y ρ} = ρ;

 

 

ρ οΙΑ = {(x, y) Α × Β : z Α ( x, z) ΙΑ ,( z, y) ρ} =

 

 

 

 

 

 

 

 

= {(x, y) Α × Β : z Α

x = z,( z, y) ρ} = ({ x, )y Α × Β (: x,)y ρ} = ρ.

 

 

 

 

Задача 11. Пусть ϕ

,φ, χ бинарные

отношения,

определенные

на

множестве Χ

. Докажите следующие утверждения:

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

если ϕ ,φ

- симметричные (антисимметричные) отношения, то (ϕ

φ) 1

- симметричное (антисимметричное) отношение;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

(ϕ \ φ) ο χ

( ϕ ο χ )

\( φ ο χ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ϕ

 

φ) 1

 

1.

Пусть

ϕ ,φ

-

симметричные

отношения,

докажем,

 

что

-

 

 

симметричное отношение. Пусть

 

( y, x) ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y) ( ϕ φ) 1 ( y, x) ϕ φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y, x)

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y) ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

симметричность ϕ ,φ

 

 

(x,

y) ϕ

φ

(

y, x) ( ϕ

φ) 1;

 

 

 

 

 

 

(x, y) φ

 

 

 

 

 

Пусть

ϕ ,φ

-

антисимметричные отношения,

докажем,

что

(ϕ

φ) 1

-

антисимметричное отношение. Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y) ( ϕ φ)

1

 

( y, x)

ϕ

φ

 

(x, y),( y, x)

 

ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y)

ϕ φ

 

(x, y),( y, x)

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y, x) ( ϕ φ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

антисимметричность ϕ ,φ

x =

y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Докажем требуемое включение. Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y) ( ϕ ο χ )

\(

φ ο χ)

 

(

x, )y ϕ ο χ ,

(

 

x,)y φ ο χ

 

 

 

 

 

 

 

 

Теория множеств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

(x, z) χ

 

 

 

 

(

 

)

χ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y) ϕ

 

 

 

 

x, z

 

 

 

(x, z) χ

 

 

 

 

 

 

 

 

(z,

 

 

 

 

(z, y) ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

(

 

)

χ

z

 

 

z

 

(z, y) ϕ \ φ

 

 

 

 

 

 

x, z

 

 

 

 

 

(z, y) φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y)

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y) ( ϕ \ φ) οχ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения

 

 

 

 

1.

Пусть Χ

 

= { , }

. Перечислите все элементы множеств Χ

3 , Χ

4 .

 

 

2.

Найдите геометрическую интерпретацию множества

Α

× Β ,

где Α

-

множество точек отрезка

[0,1] , а

Β

- множество точек квадрата с вершинами

в точках

(0,0),(

0,1)

,(

1,0) (, 1),1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Доказать,

 

что

(Α

Β

 

) ( Κ Μ )

(

Α

Κ) ( Β

Μ )

.

При

каких

Α

, Β

, Κ , Μ включение можно заменить равенством.

 

 

 

 

 

4.

Доказать, что для произвольных множеств Α , Β , Κ :

 

 

 

 

 

1)

(Α

Β

)

Κ =

( Α Κ)

 

(

Β Κ)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

(Α \ Β

) × Κ =

(

Α × Κ) \(

 

Β × Κ)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

Α (Β \ Κ ) = ( Α Β ) \(

 

Α Κ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Пусть

Α

 

 

, Β

 

и

(

Α Β

) ( Β

Α

)

= Κ Μ .

Доказать, что в этом

случае Α

=

Β

=

 

Κ

=

Μ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Перечислите все элементы бинарного отношения ρ и нарисуйте его граф:

1)

ρ = {(x, y) : x <

y} на множестве Χ

= {1,2,3,4,5} ;

 

 

 

 

 

2)

 

ρ =

{(x, y) : y =

x +

1}

на множестве Χ

=

{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10} .

 

 

7.

Для каждого из следующих бинарных отношений, определенных на

множестве R ,

найдите область определения, область значений и нарисуйте

декартову диаграмму:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

ρ =

{(x, y)

: x y} ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

ρ =

{(x, y) : x = y} ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

ρ =

{(x, y) : x2 + 4 y 2 1} ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

ρ =

{(x, y) : x2 = y 2} ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

 

ρ =

{(x, y) : y =

log2 x}

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

ρ =

{(x, y) : y =

sin x} .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Даны

бинарные

отношения

ρ

между

элементами множеств

Α и

Β ,

найдите область определения и область значений для данных бинарных

отношений:

1) Α = {1,2,3,4,5} , Β = {{}1{ , }1{,2 ,} {2},5 , 3} , ρ = ({ x, )y Α × Β : x y} ;

Теория множеств

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

Α = Ζ × Ζ , Β = Q,

ρ

=

 

((a,b), c)

Α × Β : c =

a

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

3)

Α = Ζ , Β = Q, ρ =

{(x, y) Α × Β : x y = 1} ;

 

 

 

4)

Α = Ζ , Β = Q, ρ =

{(x, y) Α × Β : b = 2a }.

 

 

 

9. Для каждого из следующих бинарных отношений выясните, какими

свойствами (рефлексивность, симметричность, антисимметричность,

транзитивность) оно обладает и какими не обладает:

1)

ρ =

{(x, y) R × R : x2 = y 2} ;

 

 

2)

ρ =

{(x, y) R × R : x2 + y 2 = 1} ;

 

3)

ρ =

{(x, y) R × R : x y >

1} ;

 

 

4)

ρ =

{(x, y) R × R : y =

 

x} ;

 

 

 

 

 

5)

ρ =

{(x, y) R × R : x + x2 = y + y 2} ;

 

6)

ρ = {(x, y) Ζ × Ζ : x y + 1} ;

 

 

7)

ρ =

{(x, y) Ζ

× Ζ : 3 делится на x + y}

;

8)

ρ = {(x, y) Ρ (Ζ ) × Ρ (Ζ ) : x

y} ;

 

9)

ρ = {(x, y) Ρ (Ζ ) × Ρ (Ζ ) : x y = } .

 

10. Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ1 =

{(x, y) R × R : x = y 2 };

ρ 2 = {(x, y) R × R : x + y 5} ;

ρ 3 =

{(x, y) R × R : x3 = y} ;

ρ 4 =

{(x, y)

R × R : y = sin x} .

Найдите всевозможные композиции ρ i ο ρ k

i, k = 1,2,3,4.

11. Покажите, что равенство

ϕ οφ = φ οϕ

верно не для любых бинарных

отношений.

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Докажите,

что

для

любого

бинарного отношения ρ выполняются

условия:

Dρ 1 =

Rρ

и Rρ 1

= Dρ .

 

 

13. Пусть

ϕ ,φ, χ - бинарные отношения, определенные на некотором

множестве. Докажите следующие утверждения:

1) (ϕ \ φ) 1 = ϕ 1 \ φ 1;

 

 

 

 

 

 

2)

(ϕ φ) οχ ( ϕ ο χ ) ( φ ο χ) ;

 

 

3)

(ϕ οφ) 1 = φ 1 οϕ 1 ;

 

 

 

 

 

 

4)

(ϕ φ) 1 = ϕ 1 φ 1;

 

 

 

5)

(ϕ φ) ο χ = ( ϕ ο χ ) ( φ ο χ) .

 

 

14. Приведите примеры бинарных отношений:

1) рефлексивных и транзитивных, но не антисимметричных;

2)транзитивных и симметричных, но не рефлексивных;

3)рефлексивных и симметричных, но не транзитивных;

4)рефлексивных и транзитивных, но не симметричных.

Теория множеств

 

20

 

 

 

 

15. Докажите,

что если

ρ - транзитивное и симметричное бинарное

отношение на множестве Α

, область определения которого совпадает с

Α ,

то ρ рефлексивно.

 

 

 

§ 3. Специальные бинарные отношения

 

Рефлексивное, симметричное и транзитивное отношение ρ

на

множестве Χ

называется

отношением эквивалентности на множестве Χ .

Для отношения эквивалентности вместо записи (x, y) ρ часто используют

запись x y (читается : x эквивалентен y )

Классом эквивалентности, порожденным элементом x , называется

подмножество множества Χ ,

состоящее из тех

элементов

y

Χ ,

для

которых (x, y) ρ . Класс эквивалентности, порожденный

элементом

x ,

обозначается через [x] :

 

: (x, y) ρ} .

 

 

 

 

[x] = { y Χ

 

 

 

 

Разбиением множества

Χ

называется

совокупность

попарно

непересекающихся подмножеств Χ

таких, что каждый элемент множества

Χпринадлежит одному и только одному из этих подмножеств. Всякое

разбиение множества Χ определяет на Χ

отношение эквивалентности ρ :

(x, y) ρ тогда и только тогда, когда

x и y принадлежат одному

подмножеству разбиения. С другой стороны, всякое отношение

эквивалентности ρ определяет разбиение

множества Χ

на классы

эквивалентности относительно этого отношения.

 

Совокупность классов эквивалентности

элементов множества Χ по

отношению эквивалентности ρ называется фактор-множеством множества

Χ по отношению ρ и обозначается Χ

/ ρ .

 

 

 

 

 

 

 

 

Рефлексивное, антисимметричное и транзитивное отношение

называется

отношением частичного

порядка

на

множестве Χ

и

вместо

записи

(x, y) ρ

для данного отношения часто используют запись

x y .

Отношение частичного порядка

на множестве Χ

, для которого любые два

элемента сравнимы, т.е. для любых

x, y Χ

 

выполнено либо

x y ,

либо

y x ,

называется

отношением

линейного

порядка.

Множество

Χ

с

заданным на нем частичным (линейным)

порядком называется частично

(линейно) упорядоченным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

Χ -

непустое конечное множество,

на котором задано отношение

частичного

порядка. Запишем

x < y , если

x y и

x y . Говорят,

что

элемент y покрывает элемент x , если x < y и не существует такого элемента

u , что x < u < y . Для x < y можно записать x = x1 < x2 < ... < xn = y , где xi+ 1 покрывает xi .

Частично упорядоченные множества можно изображать с помощью так называемых диаграмм Хассе. На диаграмме Хассе элементы частично