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等价关系

等价关系(分类问题)#

非空集合A上的关系R,满足自反性、对称性、传递性。则R是A上的等价关系

同姓关系、等于关系。 朋友关系(不存在传递性),包含关系(不对称)

  • 有向图:每个元素都有自环、每个点之间都是双向边、每个长路径都有直达路径。
  • 关系矩阵:对角线全为1,矩阵是对称的,k[i][j],存在a[x][j] b[i][x]

同余关系(等价关系):#

  1. 自反性:x % x == x % x;
  2. 对称性:x % y == y % x;
  3. 传递性:x % y % z == x % z;

mod,(x - y) | y(x - y 能整除 y)

等价类#

设R是非空集合A上的等价关系,对于任意的xAx \in A,称集合[x]R={yyA,<x,y> inR}[x]_R = \{ y | y \in A, <x, y> \ in R \},为x关于R的等价类(equivalence class)x为[x]_R的生成元(generator)

等价关系中,由某个元素为第一元素(生成元),得到的第二元素集合(等价类)。

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  1. 等价类是非空的
  2. 对任意的x,yAx, y \in A,如果y[x]Ry \in [x]_R,则有[x]R=[y]R[x]_R = [y]_R,否则[x]R[y]R=[x]_R \cap [y]_R = \varnothing
  3. xA[x]R=A\cup_{x\in A} {[x]_R} = A

商集#

由等价关系R确定的一切等价类的集合,称为集合A上关于R的商集(quotient set),记为A/R,即:A/R={[x]RxA}A/R = \{ [x]_R | x \in A \}

等价类(集合)的集合 image-19

等价类可用于:分组的报文转发、软件测试项目的分类、商品促销的分类

即:将二元关系,按照第一元素进行分类

集合#

对于给定非空集合A,对于集合的集合π=S1,S2,...,Sn\pi = {S_1, S_2, ..., S_n}满足

  1. π的元素SiS_i都是A的子集
  2. π的每个元素互不相交,SiSj=S_i \land S_j = \varnothing
  3. π的所有元素,构成了A,Si=A\cup S_i = A

那么:集合π就是集合A的一个划分(partition),π中的集合元素叫做划分的块(block)或者类(class)

等价划分#

对于非空集合A上的等价关系R,商集A/R就是A的一个划分。叫做由R所导出的等价划分

一个集合有多重划分,不同的等价关系能导出不同的划分。

集合划分 -> 等价关系#

给定集合A的一个划分π={S1,S2,...,Sn}\pi = \{ S_1, S_2, ..., S_n \},则由该划分确定的关系

R=(S1×S1)(S2×S2)...(Sm×§m)R = (S_1 \times S_1) \lor (S_2 \times S_2) \lor ... \lor (S_m \times \S_m)是A上的等价关系。

关系R就是由划分π所导出的等价关系。

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列举出所有划分方式,采用定理得出每一种划分对应的等价关系以及商集。

偏序关系(排序问题)#

设R是非空集合A上的关系,如果R是自反的、反对称的、传递的,那么R是集合A上的偏序关系(partial order relation)

记为 \leq,并将<a,b>  <a, b> \space \in \space \leq,记为aba \leq b,

序偶:<A,><A, \leq>,称为偏序集(partial order set)

  • 关系图的体现:
    • 自反:每个结点都有自环
    • 反对称:结点之间的有向边只有一条
    • 传递的:任意长路径都有直达的路径

偏序关系是一种泛指的关系,不仅仅局限于小于等于关系。

可比、覆盖#

对于非空集合A上的偏序关系R,A的任意两个元素x, y

  • 如果 x <= y 或 y <= x,则x与y可比
  • 如果 x <= y 且 不存在 zAz \in A 使得 x <= z <= y,则 y 覆盖 x

覆盖,不存在中间元素 image-21 image-22

哈斯图#

将有向关系图,简化得到的图叫做哈斯图

  1. 取消结点的自环
  2. 取消传递性得到的边
  3. 将有向边向上,去掉箭头。(起点在下方,终点在上方)。

最大元和最小元#

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2、3不是最小元,而是极小元

极大元和极小元#

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最大/小元,和其他元素都可比 极大/小元,存在不可比的元素

上界和上确界#

设<A, <=> 是偏序集,B是A的任意一个子集。

如果存在aAa \in A,使得

  • 对任意的xBx \in B满足 x <= a,则a为B的上界

上界:父集合A中 大于等于 B的最大元 的元素

  • aAa' \in A是B的上界,且元素aAa \in A是B的任何一个上界,若均有aaa' \leq a,称a’ 为 B的最小上界或上确界

上确界:上界中的最小值(唯一)(直接上界)。

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下界和下确界#

同理可得

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上下界和上下确界在A中寻找

上下界不一定存在,存在可能是多个

上下确界不一定存在,存在必唯一

存在上下确界,必存在上下界

拟序关系#

非空集合A上的关系R,是反自反、传递的、反对称,叫做拟序关系;记作"<<";

序偶<a, < >称为拟序集(quasi-order set)

如:实数内的小于关系、幂集上的真包含关系

全序关系#

在偏序关系R内,集合A中的任意两个元素都是可比的,则偏序关系R也叫做全序关系

序偶<A,><A, \leq>叫做全序集(total order set),或线序集、链

在哈斯图上,全序关系的图像为一条

良序关系#

<A,><A, \leq > 是一个全序集,任何A的非空子集都有最小元素。

则"\leq"称为良序关系(well order relation),此时<A,><A, \leq > 称为良序集(well order set)

整数集上的小于等于不是良序关系,但是正整数集上的小于等于是良序关系

良序关系一定是全序关系

有限全序集一定是良序集

良序定理#

所有集合都可以良序排序,即:存在一种方法实现良序排序。

偏序关系、全序关系、良序关系#

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