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關係的性質

大二 · 離散數學

觀念

12341 與 3 沒有關係|x − y| ≤ 1

集合 AA 上的關係 (relation) RR 是一堆有序對,xRyxRy 表示 (x,y)∈R(x,y)\in R。四個常考性質:自反 (reflexive) 每個 xRxxRx;對稱 (symmetric) xRy⇒yRxxRy\Rightarrow yRx;反對稱 (antisymmetric) xRyxRy 且 yRx⇒x=yyRx\Rightarrow x = y;遞移 (transitive) xRy,yRz⇒xRzxRy, yRz\Rightarrow xRz。

兩種重要組合:自反 + 對稱 + 遞移 = 等價關係 (equivalence relation),它把集合切成互不重疊的等價類,例如「模 3 同餘」把整數分成三類;自反 + 反對稱 + 遞移 = 偏序 (partial order),例如正整數上的整除、子集包含、實數上的 ≤\le,給元素一個「層級」但不要求任兩個都可比。

算例:「∣x−y∣≤1|x-y|\le1」對稱但不遞移(12、23 但 1 與 3 差 2);「x<yx<y」遞移但不自反。

等價關係是「分類」的數學化(商群、商空間都靠它),偏序是排程、相依關係、格 (lattice) 理論的基礎。

例題

關係 (relation):整數上 x R y  ⟺  ∣x−y∣≤5x\,R\,y \iff |x - y| \le 5。它屬於哪一類?

  1. ① 偏序(自反、反對稱、遞移)
  2. ② 遞移但不自反
  3. ③ 等價關係(自反、對稱、遞移)
  4. ④ 對稱但不遞移
看解法與答案

逐條檢查自反 (reflexive)、對稱 (symmetric)、反對稱 (antisymmetric)、遞移 (transitive)。

自反:∣x−x∣=0≤5|x-x| = 0 \le 5 ✓。對稱:∣x−y∣=∣y−x∣|x-y| = |y-x| ✓。遞移失敗:0 R 50\,R\,5、5 R 105\,R\,10,但 ∣0−10∣=10>5|0 - 10| = 10 > 5。

所以選 ④「對稱但不遞移」。不是等價關係,因為不遞移。

答案: 對稱但不遞移

用在哪裡

插畫

關係的性質:情境插畫關係的性質:例題插畫

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