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二元关系的性质

有序对与笛卡尔积

有序对

由两个元素 xy,按照一定的顺序组成的二元组称为有序对,记作 x,y.

有序对性质:

  • 有序性:<x,y>≠y,x
  • 相等性:<x,y>=<u,v>⇔x=uy=v

笛卡尔积

A×B={<x,y> | xAyB}

笛卡尔积的性质:

  • 不适合交换律:
  • 不适合结合律:
  • 对于并和交运算满足分配律:
A×(BC)=(A×B)(A×C)A×(BC)=(A×B)(A×C)
  • A×=×B=
  • |A×B|=|A|×|B|

二元关系

二元关系的定义

集合 R 称为一个二元关系,当:

  • R 是空集
  • R 中的所有元素都是有序对 若 <x,y>∈R,则称 xy 有关系 R,记作 xRy. 若 <x,y>∉R,则称 xy 无关系 R,记作 xRy.

AB 是两个集合,A×B 的任意子集所定义的二元关系称为从 AB 的二元关系. 当 A=B 时,称为 A 上的二元关系.

重要关系的实例

A 为集合

  • 空关系A 上的关系,称为空关系
  • 全域关系EA={<x,y> | xinAyA}=A×AA 上的关系,称为全域关系
  • 相等关系IA={<x,x> | xA}A 上的关系,称为相等关系
  • 小于等于关系LA={<x,y> | x,yAxy}A 上的关系,称为小于等于关系
  • 整除关系DA={<x,y> | x,yAx|y}A 上的关系,称为整除关系
  • 包含关系R={<x,y> | x,yAxy}A 上的关系,称为包含关系

关系的表示

关系矩阵

A={x1,x2,,xm}B={y1,y2,,yn}RAB 的关系,R 的关系矩阵是一个 m×n 的布尔矩阵 MR=[rij]m×n,其中

rij=1xiRyj

关系图

GR=(A,R)A 是顶点集,R 是边集,RAA 的关系,GR 是一个有向图.

关系矩阵适合表示从 AB 的关系或 A 上的关系( AB 为有穷集) 关系图适合表示有穷集 A 上的关系

关系的运算

  • 定义域domR={x | y(xRy)}

  • 值域ranR={y | x(xRy)}

  • fldR=domRranR

  • 逆运算R1={<y,x> | <x,y>∈R}

  • 复合运算RS={<x,z> | y(xRyySz)}

    • RSSR
  • 幂运算

Rn={<x,x> | xA=IAn=0RRn1n>0
  • 限制RA=R(A×A)={<x,y> | <x,y>∈RxA}
    • RA 上的限制 RARA 上的部分,是 R 的子关系,即 RAR
  • R[A]={y | x(xAxRy)}=ran(RA)
    • A 在 R 下的像 R[A]ranR 的子集,即 R[A]ranR

关系的运算性质

  • 逆运算的逆运算:(F1)1=F

  • 逆运算的域:domR1=ranR,ranR1=domR

  • 复合运算的逆运算:(FG)1=G1F1

  • 复合运算的结合律:(FG)H=F(GH)

  • 复合运算的分配律:

F(GH)=(FG)(FH)(GH)F=(GF)(HF)F(GH)(FG)(FH)F(GH)(FG)(FH)

可以推广到有限个集合的并和交

  • 相等关系上的复合运算:IAR=RIA=R

  • 限制与像运算的分配律:

F(AB)=FAFBF(AB)=FAFBF[AB]=F[A]F[B]F[AB]F[A]F[B]

幂运算的性质

不同的幂运算只有有限个

RmRn=Rm+n(Rm)n=Rmn

关系的性质

  • 自反性R 是自反的,当 x(xAxRx)

  • 反自反性R 是反自反的,当 x(xAxRx)

  • 对称性R 是对称的,当 xy(xRyyRx)

  • 反对称性R 是反对称的,当 xy(xRyyRxx=y)

  • 传递性R 是传递的,当 xyz(xRyyRzxRz)

表示自反反自反对称反对称传递
集合表达式IARIAR=R=R1RR1IARRR
关系矩阵对角线全为 1对角线全为 0对称rij+rji1rij=1rjk=1rik=1
关系图每个顶点都有自环没有自环无向图对称有向图有向图传递
运算自反反自反对称反对称传递
R11
R1R2
R1R2××
R1R2××
R1R2××××

离散数学复习笔记