Fakulta životního prostředí Katedra informatiky a geoinformatiky

Přednáška 03 Vlastnosti relací, ekvivalence, uspořádání

jiri.cihlar@ujep.cz

Matematika I. KIG / 1MAT1

O čem budeme hovořit:

• Vlastnosti relací

• Ekvivalence a rozklad množiny

• Uspořádání

Vlastnosti relací

Binární relace v množině M

Definice: Množinu R nazýváme binární relací v množině M právě tehdy, když R M M .

Příklad: Uvažujme množinu M = 1 2 3 a relaci < v M. Pak < = 12 , 13 , 23

1

1

2

2

3

3

M

M

1

2

3

M

Reflexivnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá reflexivní právě tehdy, když platí

(xM) x R x .

Příklady: = je reflexivní v N, je reflexivní v N

• Co znamená, že relace není reflexivní?

• Jak se projeví reflexivita relace v jejích grafech?

• Co můžeme říci o prvním i druhém oboru reflexivní relace?

Antireflexivnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá antireflexivní právě tehdy, když

platí (xM) x R x .

Příklad: < je antireflexivní v N

• Co znamená, že relace není antireflexivní?

• Jak se projeví antireflexivita relace v grafech?

• Co můžeme říci o doplňkové relaci reflexivní relace?

• Existují relace, které nejsou ani reflexivní ani antireflexivní?

Symetričnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá symetrická právě tehdy, když

platí (x,yM) x R y y R x .

Příklady: = je symetrická v N, není symetrická v N

• Co znamená, že relace není symetrická?

• Jak se projeví symetričnost relace v jejích grafech?

• Co můžeme říci o doplňkové relaci symetrické relace?

Antisymetričnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá antisymetrická právě tehdy, když

platí

(x,yM) x y x R y y R x .

Příklady: je antisymetrická v N

• Co znamená, že relace není antisymetrická?

• Jak se projeví antisymetričnost relace v jejích grafech?

• Existuje relace, která je symetrická a současně i antisymetrická?

Ekvivalentní vyjádření antisymetričnosti

Formulace z definice:

x y x R y y R x .

Ekvivalentní formulace:

( x y x R y ) y R x

x = y x R y y R x

( x R y y R x ) x = y

( x R y y R x ) x = y

x R y y R x x = y

Tranzitivnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá tranzitivní právě tehdy, když platí

(x,y,zM) x R y y R z x R z .

Příklady: = je tranzitivní v N , < je tranzitivní v N , je tranzitivní v N , není tranzitivní v N

• Co znamená, že relace není tranzitivní?

• Jak se projeví tranzitivnost relace v jejím spojnicovém grafu?

• Jsou relace R = a R = MM tranzitivní v M ?

Konektivnost binární relace v množině M

Definice: Binární relace R v množině M se nazývá konektivní právě tehdy, když platí (x,yM) x y x R y y R x .

Příklady: < je konektivní v N , není konektivní v N

• Co znamená, že relace není konektivní?

• Jak se projeví konektivnost relace v jejích grafech?

• Existuje relace, která je reflexivní a současně není konektivní?

Ekvivalentní vyjádření konektivnosti

Formulace z definice:

x y x R y y R x .

Ekvivalentní formulace:

( x R y y R x ) x = y

x R y y R x x = y

Úloha

Vyšetřete vlastnosti relace R, jejíž spojnicový graf je na obrázku:

R není reflexivní

R není antireflexivní

R není symetrická

R není antisymetrická

R není tranzitivní

R není konektivní

Ekvivalence a rozklad množiny

Ekvivalence v množině M

Definice: Relace R v množině M se nazývá ekvivalence právě tehdy, když je reflexivní, symetrická a tranzitivní.

Příklad: Uvažujme množinu M = 1 2 3 4 5 a relaci R v množině M definovanou takto: x R y čísla x a y mají stejnou paritu

1 2

3 4

5

M

Souvislost ekvivalence v množině M a rozkladu množiny M Každá ekvivalence v množině M indukuje určitý

rozklad množiny M a naopak každý rozklad množiny M indukuje určitou ekvivalenci.Třídy rozkladu obsahují navzájem ekvivalentní prvky.

1 2

3 4

5

M

1 2

3 4

5

M

Příklady ekvivalencí

• Relace „mít stejnou hodnotu“ v množině všech zlomků

• Relace „být rovnoběžná“ v množině všech přímek dané roviny

• Relace „mít totéž řešení“ v množině všech lineárních rovnic

• Relace „mít stejný počet prvků“ ve třídě všech konečných množin

Množina, jejíž prvky jsou všechny třídy rozkladu, se nazývá faktorová množina.

Uspořádání

Uspořádání v množině M

Definice:

Relace R v množině M se nazývá uspořádání právě tehdy, když je antisymetrická a tranzitivní.Uspořádání se nazývá neostré právě tehdy, když je reflexivní.Uspořádání se nazývá ostré právě tehdy, když je antireflexivní.Uspořádání se nazývá lineární právě tehdy, když je konektivní.Uspořádání se nazývá nelineární právě tehdy, když není konektivní.

Příklad uspořádání v množině

Relace < v množině N0 je ostré lineární uspořádání, protože platí:

antisymetrie – (x,y N0) x y x < y y < x

tranzitivnost – (x,y,z N0) x < y y < z x < z

antireflexivnost – (x N0) x < x

konektivita – (x,y N0) x y x < y y < x

0 1 2 3 4 5

N0

Příklad uspořádání v množině M

Relace inkluze ( ) je neostré nelineární uspořádání ve třídě všech množin, protože tato relace:

je antisymetrická – (X,Y) X Y X Y Y X

je tranzitivní – (X,Y,Z) X Y Y Z X Z

je reflexivní – (X) X X

ale není konektivní – (X,Y) X Y (X Y) ( Y X)

Názorný je Hasseův diagram tohoto uspořádání:

Hasseův diagram inkluzePot {a;b;c}

{a;b;c}

{a;c}{a;b} {b;c}

{b} {c}{a}

{ }

Co je třeba znát a umět?

• Vlastnosti relací v množině (reflexivita a antireflexivita, symetrie a antisymetrie, tranzitivita a konektivita),

• projevy vlastností relací v grafech,

• ekvivalence v množině a rozklad množiny,

• faktorová množina,

• uspořádání v množině a jeho druhy (ostré a neostré, lineární a nelineární)

• Hasseovy diagramy uspořádaných množin.

Děkuji za pozornost