לוגיקה ותורת הקבוצות ־ תרגול 2
Transcription
לוגיקה ותורת הקבוצות ־ תרגול 2
לוגיקה ותורת הקבוצות ־ תרגול 2 יחסים הגדרה :1המכפלה הקרטזית של שתי קבוצות A, Bהינה קבוצת כל הזוגות הסדורים בהם האיבר השמאלי בזוג שייך ל־ Aוהאיבר הימני בזוג שייך ל־ .BסימוןA × B = {(a, b) | a ∈ A, b ∈ B} : דוגמה: }A = {0, 1, 2 }B = {x, y })A × B = {(0, x), (0, y), (1, x), (1, y), (2, x), (2, y ∈ 0־ הסדר בזוג הסדור משנה! ∈ xו־/ B ∈ ) (x, 0כי / A נשים לב כי / A × B באופן כללי עבור nקבוצות A1 , A2 , . . . , Anנסמן } A1 × A2 × . . . × An = {(a1 , a2 , . . . , an ) | a1 ∈ A1 , a2 ∈ A2 , . . . , an ∈ An במקרה הפרטי בו כל הקבוצות זהות נסמן A2 = A × A A3 = A × A × A . . . הגדרה :2יהיו A, Bשתי קבוצות .קבוצה Rהמוכלת במכפלה הקרטזית ) A × Bכלומר (R ⊆ A × Bנקראת יחס בינארי בין Aל־.B במקרה הפרטי ,R ⊆ A × Aנאמר כי Rיחס בינארי מעל .A דוגמאות: .1לכל שתי קבוצות A, Bמתקיים כי A × Bו־∅ הם יחסים בינאריים בין Aל־.B .2עבור הקבוצות A, Bמהדוגמה הקודמת נגדיר את היחס R ⊆ A×Bבאופן הבא }).R = {(0, x) , (0, y) , (2, x .3נגדיר יחס בינארי Rמעל ) Nכלומר (R ⊆ N × Nבאופן הבא }.R = {(x, y) ∈ N × N | x < y 1 הגדרה :3יהיו A1 , A2 , . . . , Anקבוצות .קבוצה Rהמוכלת במכפלה הקרטזית ) A1 × A2 × . . . × Anכלומר (R ⊆ A1 × A2 × . . . × Anנקראת יחס n־מקומי. • R ⊆ A1־ יחס חד־מקומי )רלציה אונארית( • R ⊆ A1 × A2־ יחס דו־מקומי )רלציה בינארית( • R ⊆ A1 × A2 × A3־ יחס תלת־מקומי )רלציה טרינארית( יחסים בינאריים מעל קבוצה R ⊆ A × A = A2 תכונות בסיסיות של יחסים בינאריים תהי Aקבוצה ויהי Rיחס בינארי מעל ) Aכלומר (R ⊆ A × A • Rנקרא רפלקסיבי אם לכל a ∈ Aמתקיים .(a, a) ∈ R דוגמה .A = {1, 2, 3} :האם היחס R = {(1, 1) , (2, 2)} ⊆ A2הוא רפלקסיבי? – לא .אבל Rגם יחס מעל } A0 = {1, 2ורפלקסיבי כיחס מעל .A0 • Rנקרא סימטרי אם לכל (a, b) ∈ Rמתקיים .(b, a) ∈ R דוגמאות ליחסים סימטריים מעל }.∅, {(1, 1)} , {(1, 2) , (2, 1)} :A = {1, 2, 3 • Rנקרא אנטי סימטרי אם לכל (a, b) , (b, a) ∈ Rמתקיים .a = b ∈ )(b, a באופן שקול ,אם לכל (a, b) ∈ Rכך ש־ a 6= bמתקיים / R דוגמאות ליחסים אנטי־סימטריים מעל }.∅, {(1, 1)} , {(1, 1) , (1, 2)} :A = {1, 2, 3 דוגמה ליחס שאינו סימטרי ואינו אנטי סימטריR = {(1, 2), (2, 1), (2, 3)} : • Rנקרא טרנזיטיבי אם לכל (a, b) , (b, c) ∈ Rמתקיים .(a, c) ∈ R דוגמה ליחס טרנזטיבי מעל }.φ, {(1, 1) , (1, 2)} :A = {1, 2, 3 ייצוג של יחס R ⊆ A × Aכגרף מכוון: נוח להסתכל על יחס כעל גרף מכוון שצמתיו הם כל איברי התחום ,Aוקיימת קשת מ־ uל־ vאמ"מ הזוג .(u, v) ∈ R כלומר ,G = (V, E) :כאשר .E = R ,V = A משמעות התכונות בגרף: .1רפלקסיביות ־ כל הלולאות העצמיות קיימות. .2סימטריות ־ לכל קשת יש גם את הקשת בכיוון המנוגד. .3אנטיסימטריות ־ לא קיימות קשתות המנוגדות זו לזו. .4טרנזיטיביות ־ אם קיים מסלול באורך ,a → b → c ,2אזי קיימת קשת מ־ aל־ .cלמעשה זה גורר שאם קיים מסלול באורך כלשהו מ־ aל־ ,cאז קיימת קשת מ־ aל־) cהוכחה באינדוקציה(. תרגיל :1נתונות הקבוצות A, B, Cעבורן מתקיים: 2 • ∅ =B 6= ∅ ,A 6 • ∅= A∩B • B ⊆ C ,A ⊆ C .1נגדיר יחס בינארי Rמעל ) Cכלומר (R ⊆ C × Cבאופן הבא.R = A × B , )א( האם Rרפלקסיבי? )ב( האם Rסימטרי? )ג( האם Rאנטיסימטרי? )ד( האם Rטרנזיטיבי? .2חזרו על הסעיף הקודם עבור היחס.R = (A × B) ∪ (B × A) : .3חזרו על הסעיף הקודם עבור היחס.R = (A × B) ∪ (B × A) ∪ (A × A) ∪ (B × B) : הרכבת יחסים הגדרה :4יהיו R1 ⊆ A × Bו־ .R2 ⊆ B × Cהיחס R1 ◦ R2 ⊆ A × Cמוגדר באופן הבא } .קיים b ∈ Bכך ש־ (b, c) ∈ R2ו־ R1 ◦ R2 = {(a, c) ∈ A × C | (a, b) ∈ R1 היחס R1 ◦ R2נקרא ההרכבה של היחסים R1ו־ .R2 הערות: • שימו לב לדרישה R1 ⊆ A × Bו־ :R2 ⊆ B × Cכדי שההרכבה תהיה מוגדרת הקבוצה הימנית במכפלה הקרטזית שמעליה מוגדר R1צריכה להיות שווה לקבוצה השמאלית במכפלה הקרטזית של .R2 • אם Rיחס בינארי מעל ,Aנסמן . R ◦ R = R2 משמעות Rnבגרף :קשת במקום כל מסלול באורך nבגרף המתאים ל־.R משפט :1יהי יחס R .R ⊆ A × Aטרנזיטיבי אמ"מ .R2 ⊆ R סגור של יחס ביחס לתכונה הגדרה ,5סגור של יחס עבור תכונה: תהי Aקבוצה R ⊆ A × A ,יחס ו־ αתכונה כלשהי )רפלקסיביות ,סימטריות.(... , יחס S ⊆ A × Aנקרא סגור־ αשל Rאם מתקיימים התנאים הבאים: S .1מקיים את .α .R ⊆ S .2 3 .3לכל יחס T ⊆ A × Aשמקיים את αו־ ,R ⊆ Tמתקיים .S ⊆ T הערה: • לא תמיד קיים סגור .לדוגמה נקח את התכונה "היחס אינו ריק" את הקבוצה } A = {1, 2והיחס ∅ = .Rיש 15יחסים המקיימים את 1,2אבל אף אחד מהם לא מקיים את .3 משפט ,2יחידות הסגור :לכל יחס Rותכונה αיש לכל היותר סגור־ αאחד )יתכן שאין בכלל(. טענה :בהינתן יחס :R ⊆ A × A • הסגור הרפלקסיבי של Rהוא ,R ∪ IAכאשר }IA = {(a, a) |a ∈ A • הסגור הסימטרי של Rהוא ,R ∪ R−1כאשר }.R−1 = {(y, x) | (x, y) ∈ R הגדרה :6בהינתן יחס R ⊆ A × Aנגדיר את היחס R∗ ⊆ A × Aבאופן הבאRi : i∈N+ S = ∗.R משפט :3הסגור הטרנזיטיבי של יחס R ⊆ A × Aהוא ∗.R תרגיל :2יהי } R = {(n, n + 1) | n ∈ Nיחס בינארי .הוכיחו כי ∗ Rשווה ל־ .R< = (x, y) ∈ N2 | x < y 4