Виды бинарных отношений
Определение 20. Бинарное отношение R на множестве А называется рефлексивным, если ∀a А: (а;a)
R (т.е. aRa).
Пример. «=»на множестве ℝ.
Определение 21. Бинарное отношение R на множестве А называется антирефлексивным, если ∀а А: (a;a)
R .
Пример. «<»на множестве ℝ.
Определение 22.Бинарное отношение R на множестве А называется симметричным, если a,b
A,из (а,b)
R
(b,a)
R.
Пример. «∥» на множестве всех прямых в пространстве, «=» на множестве ℝ.
Определение 23.Бинарное отношение R на множестве А называется антисимметричным, если a,b
A, из (а,b)
R и (b,a)
R
a=b.
Пример. Отношения
,=,<,> на множестве ℝ.
Определение 24.Бинарное отношение R на множестве А называется транзитивным, если a,b,с
A, из (а,b)
R и (b,с)
R
(а,с)
R.
Пример.«∥» на множестве всех прямых в пространстве, отношения
,=,<,> на множестве ℝ
Cвойства отношений
Пусть =
(a,a)|a
A
- диагональ декартова квадрата A2=A
A.
Лемма 1. Пусть R - бинарное отношение на множестве A. Тогда
1) R рефлексивно
R;
2) R антирефлексивно R
=
.
Доказательство.
1) а) Необходимость. Пусть R рефлексивно. Покажем, что R. Действительно,
=
(а,а) |а
А
R по определению 20, т.к. ∀a
А: (а;a)
R
R.
б) Достаточность. Пусть
R. Покажем, что R рефлексивно. Пусть а
А. Покажем, что (а,а)
R. Так как (а,а)
R, т.е. (а,а)
R
по определению 20 R рефлексивно.
2) а) Необходимость. Пусть R антирефлексивно. Покажем, что R
=
. Допустим, что R
(x,y)
R
(x,y)
R и (x,y)
x=y, т.е. (x,x)
R –противоречие с определением 21
допущение неверно
R
=
.
б) Достаточность. Пусть R
=
. Покажем, что R антирефлексивно. Для этого достаточно показать, что R удовлетворяет определению 21. Пусть а
А. Покажем, что (а,а)
R. От противного, допустим, что (а,а)
R
(a,a)
R
=
, противоречие
(а,а)
R.
Лемма доказана.
Определение 25. Пусть R – бинарное отношение между множествами A и B.
Множество R-1 = (m,n) | (n,m)
R
называется бинарным отношением, обратным бинарному отношению R.
Лемма 2. Пусть R - бинарное отношение на множестве A. Тогда
1) R симметрично R-1=R;
2) R антисимметрично R
R-1
.
Доказательство. 1) а) Необходимость. Пусть R симметрично. Методом встречных включений покажем, что R-1=R.
Докажем, что R-1 R . Действительно, R-1 =
(m,n) | (n,m)
R
. Но так как R симметрично, то, по определению 22, из (n,m)
R следует (m,n)
R
R-1 R.
Доказательство R R-1 проводится аналогично.
б) Достаточность. Пусть R-1=R. Покажем, что R симметрично. Пусть (n,m) R. Покажем, что (m,n)
R. Так как (n,m)
R= R-1
(n,m)
R-1
(m,n)
R
R симметрично.
2) а) Необходимость. Пусть R антисимметрично. Покажем, что R R-1
. Пусть (x,y)
R
R -1
(x,y)
R -1 и (x,y)
R
(x,y)
R и (y,x)
R , и так как R антисимметрично
x=y.
б) Достаточность. Пусть R - бинарное отношение на А и R R-1
. Докажем, что R антисимметрично. Предположим, что это не так. Тогда найдётся хотя бы одна пара (a,b)
R такая, что (b,a)
R и a≠b
(по определению R-1)
(a,b)
R и (a,b)
R-1. Таким образом, (a,b)
R
R-1
a=b, противоречие
предположение неверно. Лемма доказана.
Определение 26. Пусть R, S - бинарные отношения на множестве А.
Множество R.S={(x,y) | y
A: (x,y)
S и (y,z)
R} называется произведением бинарных отношений R и S.
Лемма 3. Пусть R - бинарное отношение на множестве A. Тогда R транзитивно R.R
R.