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07 Binary Relations

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Cartesian Product#

Definition. Cartesian Product

A×B:={(a,b)aA,bB}A \times B:= \{ (a,b) | a \in A, b \in B \}

Proposition. 任何與空集合的笛卡爾積,皆為空集合。

Binary Relations#

Definition. 由A到B的二元關係,定義為其笛卡爾積的子集:

f:AB, fA×B.\forall f : A \to B,\ f \in A \times B.

Properties of Relations#

Definition.

  1. Reflexive: 存在從a到a
  2. Symmetric: 有a到b,則有b到a
  3. Antisymmetric: 有a到b,則必沒有b到a(或者a=b)
  4. Transitive

Antisymmetric Property#

沒有「雙向道路」,只有「無關(關係不成立)」與「單向道路(關係成立但其反關係不成立)」。 但是自指的道路是被允許的。

舉例:小於等於(\le)即為antisymmetric relation。

abba    a=ba \le b \land b \le a \implies a = b

舉例:是…的子集也是antisymmetric relation。

ABBA    A=BA \subseteq B \land B \subseteq A \implies A = B

Partition#

Definition. Partition AA of a set SS:

A={AiiI}A = \{ A_{i} | i \in I \}
  • 每一個分割都不為空
  • 相異分割毫無交集
  • 所有分割聯集為AA

Equivalence Relation#

Definition. Equivalence Relation:

  • Reflexive, Symmetric, Transitive
  • 「等價關係」

Definition. Equivalence Class to aa of AA

[a]={xA(a,x)R}.[a] = \{ x \in A | (a,x) \in R \}.

where RR is equivalence relation.

Proposition. 對於等價關係RR,集合AA,物件a,ba,b,以下敘述等價:

  1. aRbaRb
  2. [a]=[b][a]=[b]
  3. [a][b][a]\cap[b] \ne \emptyset

Proposition. Equivalence classes of a set forms a partition of it.

Proposition.

  1. 等價到分割:等價關係把元素分組,每組內互相等價,這些分組就是 partition。
  2. 分割到等價:ㄍ分割給出「誰屬於同一組」的訊息,而這就足以定義一種「等價性」。

Proposition. 在此AiA_{i}為所有等價類

aA, aAi    [a]=Ai.\forall a \in A,\ a \in A_{i} \implies [a] = A_{i}.

Proof.

  • 分割子於等價類
  • 等價類子於分割:

Ordering#

Definition. Partial Order:

  • Reflexive, Antisymmetric, Transitive

Definition. Total Order:

  • Partial Order + Every two elements are related

Proposition. Maximum size of an antichain & minimum number of chains

07 Binary Relations
https://blade520.com/posts/discrete-mathematics/ch7-binary-relations/
作者
Blade/磯江
發佈於
2025-06-06
許可協議
CC BY-NC-SA 4.0