2.二元关系
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1.按有序对的定义写出有序三元组和有序对<,c>的集合表达式。
答:根据定义=<,c>={{},{,c}}={{{{a},{a,b} }},{{{a},{a,c}
},c }}
2.简单,录入麻烦.略去
3.>=能成立吗?为什么?
不能成立,根据有序n元组定义=<,c> ≠>
4.下列哪些等式是成立的?
1)<φ, φ>=φ 不成立
2)<φ, φ>={φ} 不成立
3)<φ, φ>={{φ}} 成立
4)<φ, φ>={φ,{φ}} 不成立
5) <φ, φ>={{φ},{φ, φ}} 成立
6) ={{a}} 不成立
7)={{a},{a,{a}}} 成立
5.在什么条件下,下列等式成立?
(1)A X B=φ
A=φ 或者B=φ
(2)AXB=BXA
A=B或者A=φ或者B=φ
(3)AX(BXC)=(AXB)XC
A=φ或者B=φ或者C=φ
6.设A,B,C,D为任意的集合,证明下列各式成立
1) (A XC)∪(BXD) 包含于 (A∪B) X( C∪D)
证明:对于任意
<=>
<=>(x∈A∧y∈C) ∨ (x∈B∧y∈D)
<=>( x∈A∨ x∈B) ∧( x∈A ∨y∈D) ∧(y∈C∨ x∈B) ∧( y∈C ∨y∈D)
=>( x∈A∨ x∈B) ∧( y∈C ∨y∈D)
<=>x∈(A∪B) ∧y∈( C∪D)
<=>
2)(A --B) X(C --D) 包含于(AXC)—(BXD)
证明:对于任意
<=>x∈(A--B) ∧y∈(C--D)
<=>(x∈A ∧x¢B)∧ (y∈C∧y¢D)
<=>( x∈A∧y∈C) ∧(x¢B∧y¢D)
=>
<=>
<=>
<=>
7,设A,B,C为任意集合,证明下列等式成立
1)(A--B)XC=(AXC)—(BXC)
证明 对于任意
我的证明是:
<=>(x∈A ∧x¢B)∧ y∈C
<=>((x∈A ∧y∈C)∧x¢B)∨F
<=>((x∈A ∧y∈C)∧(x¢B ∨y¢C)
<=>
<=>
: <=>
: <=>
: <=>
(谢谢akaru!!!!!!!!!!!!!!)
2)(A⊕B)XC=(AXC) ⊕(BXC)
证明:对于任意
<=>x∈(A⊕B) ∧y∈C
<=>( x∈(A∩~B) ∨x∈(~A∩B)) ∧y∈C
<=>(( x∈A∧x∈~B)∨(x∈~A∧ x∈B))∧y∈C
<=> ((x∈A∧y∈C)∧(x∈~B∧y∈C)) ∨((x∈B∧y∈C)∧(x∈~A∧y∈C))
<=>(
<=>
<=>
<=>
8.设A,B为两集合,在什么条件下,有AXB包含A成立?等号能成立吗?
答:当A=φ∨ B=φ时 成立
当 A=φ时,等号成立
9.设A是n元集,B是m元集,A到B共有多少个不同的二元关系?
答:有 2^mn个不同的二元关系
设A={a,b,c},B={1}
所有A到B二元关系为:
A1=φ,A2={},A3={},A4={
A6={,
同理可列出8个B
到A的二元关系
10.设R是非空集合A上的二元关系,证明 fld R=∪∪R
证明:
1)如果R为空集,命题显然成立
2)设z∈fldR, 那么必存在
如果
=>z∈∪∪R(根据定义因为{z,x}∈∪R,且z∈{z,x},所以z ∈∪R{z,x}∈R)
所以fldR包含于∪∪R
2.设z∈∪∪R=>必存在集合K1∈∪R∧z∈K1(定义)=>必存在集合
K2∈R∧K1∈K2∧z∈K1=>z∈fldR(根据二元关系转化为集合那种形式的定义)
所以∪∪R包含于fldR
所以fld R=∪∪R
11,设R1={,,
1)R1∪R2 R1∩R2 R1⊕R2
R1∪R2={,,
R1∩R2={}
R1⊕R2={,
2)domR1,domR2,dom(R1∪R2)
domR1={a,b,c}
domR2={a,b,d}
dom(R1∪R2)={a,b,c,d}
3)ranR1,ranR2,ranR1∩ranR2
ranR1={b,c,d}
ranR2={b,c,d}
ranR1∩ranR2={b,c,d}
4) R1↑A,R1↑{c},(R1∪R2) ↑A,R2↑A
R1↑A={,
R1↑{c}={
(R1∪R2)↑A={,
R2↑A={}
5)R1[A],R2[A],R1∩R2[A]
R1[A]={b,c,d}
R2[A]={c}
R1∩R2[A]= φ
6)R1oR2,R2oR1,R1oR1
R1oR2={,,
R2oR1={,,
R1oR1={,
12.设R={<φ, {φ,{ φ}}>,<{φ},φ>,<φ, φ>},求
1)R^-1
R^-1={<{φ,{ φ}},φ>,<φ,{ φ}>,<φ, φ>}
2) RoR
RoR={<{φ},φ>,<φ, {φ,{ φ}}>,<φ, φ>,<{φ}, {φ,{ φ}}>}
3)R↑φ ,R↑{φ}. R↑{{φ}}, R↑{φ, {φ}}
R↑φ= φ
R↑{φ}={<φ, {φ,{ φ}}>,<φ, φ>}
R↑{{φ}}={<{φ},φ>}
R↑{φ, {φ}}=R
4)R[φ] ,R[{φ}]. R[{{φ}}], R[{φ, {φ}}]
R[φ]= φ
R[{φ}]={ {φ,{ φ}}, φ }
R[{{φ}}]={φ}
R[{φ, {φ}}]=ranR
5)domR,ranR,fldR
domR={φ,{φ}}
ranR={{φ,{ φ}},φ}
fldR={φ,{φ},{φ,{ φ}}}
13.设R是非空集合A上的二元关系,证明:
1)R∪R^-1是包含R的最小的对称二元关系
证明:1)显然R包含于R∪R^-1
2)对于任意
<=>
<=>
<=>
所以 R∪R^-1是对称二元关系
3)假设存在 R包含于R’,|R’|<|R∪R^-1|,R’也是对称二元关系
存在
<=>
<=>
=>
如果
如果
所以不存在R’
所以R∪R^-1是包含R的最小的对称二元关系
2)R∩R^-1是含与R的最大的对称的二元关系
证明:1)显然R∩R^-1包含于R
2)对于任意
<=>
<=>
<=>
所以 R∩R^-1是对称二元关系
4)假设存在
R’包含于R,R∩R^-1真包含于R’,R’也是对称二元关系
存在
所以
14.设R是非空集合A上的二元关系,若对于任意x,y,z∈A,如果xRy yRz则xRz,则称R是A上
的反传递的二元关系
1) 举一些反传递关系的例子
R={<1,2>,<2,3>}
2)证明,R是反传递的当且仅当R^2∩R=φ其中R^2=RoR
证明:1)必要性:
<=>存在 z(
=>
所以R^2∩R=φ
2)充分性:
对于任意
<=>
=>
所以 R是反传递的
15,设A为一集合,R,S,T包含于P(A) X P(A),其中
R={
R是反自反,传递,反对称(因为根据定义,前提不存在)
S={
S是对称的
T={
T是对称的
16.设A={0,1,…,12},R,S包含于AXA,其中
R={
S={
1) 用列举法表示R,S
R={<0,10>,<1,9>,<2,8>,<3,7>,<4,6>,<5,5>,<6,4>,<7,3>,<8,2>,<9,1>,<10,0>}
S={<0,4>,<3,3>,<6,2>,<9,1>,<12,0>,}
2)分析R,S的性质
R是对称的
S是传递的,反对称的
17,设A={0,1,2,3},R包含于AXA,且R={
论R的性质
R={<0,0>,<1,1>,<2,2>,<3,3>,<0,1>,<0,2>,<0,3>,<1,0>,<1,2>,<2,0>,<2,1>,<3,0>}
R是自反的,对称的
19 ,
R1是自反的
R2反对称,传递
R3,反自反,对称
R4无任何性质
20,21题,易,略去
22.设R是非空集合A上的二元关系,试证明,如果R是自反的,并且是传递的,则RoR=R,但
其逆不为真.
证明:1)对于任意
<=>存在z(
=>
所以 RoR包含于R
对于任意
=>
=>
所以R包含于RoR
2)举反例
A={1,2,3}
R={<1,1>}
RoR={<1,1>}=R
所以R是传递的,但不是自反的
23.设R,S都是非空集合A上的二元关系,且他们是对称的,证明:RoS具有对称性当且仅当
RoS=SoR.
证明:1)必要性
对于任意
<=>
<=>存在z(
<=>存在z(
<=>
所以RoS=SoR.
2)充分性
对于任意
<=>
<=>存在z(
<=>存在z(
<=>
所以:RoS具有对称性。
24.设A={1,2},写出A上的全部二元关系,讨论他们的性质并指出空关系,恒等关系,全
域关系,小于等于关系,小于关系,大于等于关系,大于关系,整除关系。
R1= φ 空关系
R2= {<1,1>}
R3= {<2,2>}
R4= {<1,2>}
小于关系
R5= {<2,1>} 大于关系
R6= {<1,1>,<1,2>}
R7= {<1,1>,<2,2>} 恒等关系
R8= {<1,1>,<2,1>}
R9= {<1,2>,<2,2>}
R10= {<1,2>,<2,1>}
R11= {<2,1>,<2,2>}
R12={<1,1>,<1,2>,<2,1>}
R13={<1,1>,<1,2>,<2,2>} 小于等于关系
R14={<1,1>,<2,2>,<2,1>} 整除关系 ,大于等于关系
R15={<1,2>,<2,1>,<2,2>}
R16={<1,1>,<1,2>,<2,1>,<2,2>} 全域关系
25.设R包含于AXB,证明
IdomR 包含于R^-1oR并且IranR包含于RoR^-1
证明:1)如果IdomR为空集,命题显然得证
对任意
=>x=y ∧ 存在z(
=>x=y ∧ 存在z(
=>x=y ∧
=>
所以: IdomR 包含于R^-1oR
2)如果IranR为空集,命题显然得证
对任意
=>x=y ∧ 存在z(
=>x=y ∧ 存在z(
=>x=y ∧
=>
所以IranR包含于RoR^-1
26,简单: R^2=R^4
27,设R1,R2是n(n≥2)元集A上的二元关系,已知fldR1∩fldR2=φ,
证明(R1∪R2)^m=R1^m∪R2^m(m≥0)
证明:利用归纳法证明:
由于R_1∪R_2仍是A上的二元关系。
故当m=0时,((R1∪R2)^0=I_A=I_A∪I_A=R_1^0∪R_2^0
设m=k时(R1∪R2)^k=R1^k∪R2^k
当m=k+1时
1)
如果(R1∪R2)^(k+1) =φ=> (R1∪R2)^ko(R1∪R2) =φ=>
(R1^k∪R2^k)o(R1∪R2) =φ=>ran(R1∪R2) ∩dom(R1^k∪R2^k)=φ=>
(ranR1∪ranR2) ∩(domR1^k∪domR2^k)= φ
=>(ranR1∩domR1^k=φ)∪(ranR2∩domR2^k)=>R1^(k+1) ∪R2^(k+1)为空集
2)否则任取
<=>
<=>
<=>存在z(
<=>存在z((
<=>存在z((
<=>存在z(
(fldR1∩fldR2=φ)
<=>
<=>
得证
28.A={a,b,c,d,e,f,g,h},R包含于AxA,且R={,,
求最小的自然数m,n(m≤n),使得R^m=R^n
解:R=R1∪R2
其中R1={,,
R1^2={,,
R1^3={,,
所以::R1^4=R1
R2^2={
R2^3={
R2^4={
R2^5={
所以:R2^6=R2
我晕了,赫赫,幸亏你提醒!(谢谢akaru)
R1的周期是3,R2的周期是5,所以R的周期是15
所以R^16=R
29.设A={a,b,c,d},R包含于AXA,R={,,,
1)r(R) 2)s(R) 3)t(R)
r(R)={,,
s(R)={ ,,,
t(R)=R
30,设R是非空集合A上的二元关系,记传递闭包t(R)=R+,记U(j=0 ->
无穷)R^j=Rθ,证明
:
1)(R+)+=R+
证明,因为R+=t(R)=>(R+)+=t(t(R))=t(R)=R+
2) (Rθ) θ=Rθ
证明:对于任意
≤kj)<=>
所以(Rθ) θ=Rθ
3)RoRθ=R+=RθoR
证明:根据定义R+=U(k=1->无穷)R= U(j=0 ->无穷)R^joR=RθoR
根据关系幂得定理a^moa^n=a^(m+n),和o对U得分配律
RθoR= U(k=1->无穷)R= U(j=0 ->无穷)R^joR=RoU(k=1->无穷)R= U(j=0 ->无穷)R^j=Ro
Rθ
31题 易,略!
32,字比较多!易略去
33.本题比较怪异:只要 a+bi,和c+di∈C*,(a+bi)R(c+di),类似于图论中得完全图(此图
的顶点为所以C*中得元素)
34.设R1,R2是非空集合A上的等价关系,下面给出的关系是否还是A上的等价关系,为什么
?
1)~R1(~R2)
证明:
对于任意x∈A,
对于任意
所以~R1不是等价的
同理~R2也不是等价的
2)R1—R2(R2—R1)
因为对于任意x,
同理R2-R1也不是等价关系
3)r(R1—R2)(r(R2—R1))
证明:1)显然对于任意x,
2)对于任意
=>
如果x=y,显然
所以设x=!y
=>
=>
=>
=>
=>
3)对于任意
=>(
=>(
omR2))∨(
=>显然不具有传递性(由第一题的答案能够得到结论)
4)R1oR2
对于任意x, 显然
=>
35.设R是非空集合A 上的二元关系,R满足下面条件
1)R是自反的
2)对于任意x,y,z∈A,若
证明R是A上的等价关系
证明:对于任意
所以R是对称的
对于任意
所以R是传递的
由以上的结论,可得R是等价的
36.设A,B为两集合,已知A∩B=φ,又已知 a1={A1,A2,…,An}为A的划分,设在
Aj∩B(j=1,2,…,n)中有m个非空的(m≥1是显然的),设Bjk=Ajk∩B≠φ,k=1,2,…,m,
证明 a2={Bj1,Bj2,…,Bjm}为A∩B的划分
证明:任取Bjk1 Bjk2 (k1,k2=1,2,…,m,且k1≠k2)
Bjk1 ∩Bjk2 =Ajk1 ∩B∩Ajk2∩B= Ajk1∩Ajk2∩B=φ∩B=φ
Ua2=Bj1∪Bj2∪…∪Bjm
=(Aj1∩ B) ∪(Aj2∩ B) ∪ …∪ (Ajm∩
B)
= (Aj1∩ B) ∪(Aj2∩ B) ∪ …∪ (Ajm∩B) ∪φ
=(A1∩ B) ∪ (A2∩ B) ∪…∪(An∩ B)
=(A1 ∪A2 ∪…∪ An ) ∩ B
=A∩ B
所以 得证
37,设A={1,2,…,20},R={
出的A的划分
证明:显然R是等价的A/R诱导出的A的划分为{[0],[1],[2],[3],[4]}
R={{5,10,15,20},{1,6,11,16},{2,7,12,17},{3,8,13,18},{4,9,14,19}}
38.设a1={A1,A2,…,Am},a2={B1,B2,…,Bn}都是集合A的划分,证明
b={Ak∩Bj≠φ|k=1,2,…,m,j=1,2,…,n}
也是A的划分,并且b 既是a1的加细,又是a2的加细
证明:1) 任意 (Ak1∩Bj1)∩(Ak2∩Bj2)(k1,k2=1,2,…,m j1,j2=1,2,…,n, k1≠k2∨j
1≠j2,否则Ak1∩Bj1=Ak2∩Bj2)
=(Ak1∩Ak2)∩(Bj1∩Bj2)= φ
2) Ub=U(Ak∩Bj)= U(Ak∩Bj) ∪φ=(A1∪ A2∪ ∪Am)∩ (B1∪ B2∪ ∪Bn)=A
因为任意Ak∩Bj 包含于 Ak ,包含于Bj ,所以是a1和a2的加细
39.设A={1,2,3,4},a={{1,2,3},{4}}是A的一个划分
1)求a诱导出的A上等价关系以及商集A/Ra
2)求a上所有加细诱导出的A上的等价关系以及商集
Ra={<1,1>,<2,2>,<3,3>,<1,2>,<2,1>,<1,3>,<3,1>,<2,3>,<3,2>,<4,4>}
A/Ra={[1],[4]}
A/Ra1={[1],[2],[3],[4]}
Ra1={<1,1>,<2,2>,<3,3>,<4,4>}
A/Ra2={{1,2},{3},{4}}={[1],[3],[4]}
Ra2={<1,1>,<1,2>,<2,1>,<3,3>,<4,4>}
A/Ra3={{1},{3,2},{4}}={[1],[3],[4]}
Ra3={<1,1>,<3,2>,<2,3>,<3,3>,<4,4>}
A/Ra4={{1,3},{2},{4}}={[1],[2],[4]}
Ra4={<1,1>,<1,3>,<3,1>,<3,3>,<4,4>}
40.设R1,R2都是非空集合A上的等价关系,
证明A/R1是A/R2的加细当且仅当R1包含于R2
证明
1)必要性
对于任意x∈A/R1,存在y∈A/R2, 使得x包含于y
对于任意
=>存在a∈A/R1使得x∈a ∧ y∈a
=>存在b∈A/R2 使得x∈b ∧y∈b(因为a包含于b)
=>
2)充分性
对于任意a∈A/R1
对于任意 x,y∈a
所以a包含于b
所以A/R1是A/R2的加细
41.设R1是A 上的等价关系,R2是B上的二元关系,A,B均非空
R3={<
证明
1)对于任意
=>x∈A∧y∈B
=>
=><
所以满足自反性
2)对于任意<
=>
=>
=><
满足对称性
2)对于任意<
=>
=>
=><
满足传递性
42.设A={a,b,c,d},已知A共有15个不同的等价类型,在这15个等价类型中,商集为二元
集的有多少个?试写出它们的集合表达式
解:(4 2)=2^(4-1)-1=7
a1={{a},{b,c,d}}
a2={{b},{a,c,d}}
a3={{c},{a,b,d}}
a4={{d},{a,b,c}}
a5={{a,b},{c,d}}
a6={{a,c},{b,d}}
a7={{a,d},{b,
c}}
43,设A={a,b,c,d,e},使用第二类stirling数及其性质计算A上有多少个不同的划分
解(5,1)+(5,2)+(5,3)+(5,4)+(5,5)=1+2^(5-1)-1+ 3(4,3)+(4,2) +C(5,2)+1
=2^4+3C(4,2)+2^(4-1)-1+C(5,2)+1
=16+8+3C(4,2)+C(5,2)
=24+18+10=52
共有 52个不同的划分
44.判断全序的方法就是判断它是不是一条链!
R1,R2,R3不是全序关系,R4 是全序关系
45,分别画出下列各个偏序集的哈斯图,并指出A的最大元,最小元,极大元,极小元
1)偏序集
最大元e,最小元a,极大元e,极小元e
1) 偏序集
无最大元,无最小元,极大元d,a,e 极小元a b c,e
46.在偏序集
界,下界,下确界
证明:B的上界为={n[1,2,…,10]|n∈Z+}最小上界为[1,2,…10]
B的下界为{1},最小下界为1
47.设偏序集为其中A是54的因子的集合, ≤为整除关系,划出哈斯图,指出A中有
多少条最长链,并指出A中元素至少可以划分成多少个互不相交的反链,至多可以划分成
多少个互不相交的反链
答:A={1,2,3,6,9,18,27,54}
有四条最长链: B1={1,2,6,18,54}
B2={1,3,9,27,54}
B3={1,3,6,18,54}
B4={1,3,9,18,54}
至多8个不相交的反链
至少也是五个不相交的反链:
48.设R是非空集合A上的二元关系B包含于A,在B上定义二元关系如下R↑B=R∩(BXB)
证明: 1)若R是A上的拟序关系,则R↑B是B上的拟序关系
2)若R是A上的偏序关系,则R↑B是B上的偏序关系
3)若R是A上的全序关系,则R↑B是B上的全序关系
4)若R是A上的良序关系,则R↑B是B上的良序关系
证明 :
1)拟序关系:反自反,传递
对于任意x∈A,
对于任意y ∈B=>y∈A=
对于任意
对于任意
=>
=>(
=>
=>
2)偏序关系:自反,反对称,传递
对于任意x∈A,
对于任意y∈B=>y∈A ∧
对于任意
B =>x=y
传递性!同上!
3)全序关系:对于任意x,y∈A, x≤Ry∨y≤Rx
对于任意x,y∈B=>x,y∈A ∧
XB)
=>
4)良关系是一个拟全序关系,对于A的任何非空子集均有最小元
有1,3可得R↑B是B上的拟全序关系。
对于任意B的非空子集,也是A的非空子集,所以均含有最小元!
49,设R1是A上的拟序关系,R2是B上的拟序关系,在AXB上定义二元关系如下
<
49.设R1是A上的拟序关系,R2是B上的拟序关系,在AXB上定义二元关系如下:
<
证明:R是AXB上的拟序关系
证明
对于任意
对于任意<
=>(
=>(
=>
=><
(有点不严格,大家给出解答!)
50,设R1是A上的偏序关系,R2是B上的偏序关系,定义AXB上的二元关系R如下:
<
证明
对于任意
对于任意<
=>=>
=>x1=x2,y1=y2
=>
满足反对称性
对于任意<
=>
=>
=><
得证
51.易 略
52.设A是三元集,问A上共有多少个偏序集?
答:不考虑元素的互异性
画出同构的哈斯图
o o o o o
o o o o o
o o o o o
6 3 3 1 6
53.设A是非空集合,X={x|x是A的划分},定义X上的二元关系
R={
证明R是X上的偏序关系
证明1)对于任意x∈X x是x的加细,所以
2)
=>x是y的加细 ∧y是x加细
=>对于任意 ai∈x 存在bi∈y 使得 ai包含于 bi
∧对于任意bj∈y存在aj∈x使得bj包含于ai
=>(对于任意x∈ai=>x∈bi)(ai包含于bi) =〉对于任意y∈bi=>y∈aj
任意z∈ai=>z∈bi=>z∈aj 因为 如果ai≠ aj,那么ai∩aj=空集,所以ai=aj
因为ai包含于bj,且bj包含于aj所以 ai=bj
故存在任意ai∈x<=>bj=ai∈y,所以x=y
对于任意的x,y,z
3)
<=> x是y的加细 ∧ y是z的加细
即对于任意的ai∈x,存在bj∈y,且ai包含于bj;
又对于任意的bj∈x,存在cz∈z,且bj包含于cz;
所以对于任意的ai∈x,存在cz∈z,且ai<=cz
。
即x是z的加细,