【集合论】序关系 : 总结 ( 偏序关系 | 偏序集 | 可比 | 严格小于 | 覆盖 | 哈斯图 | 全序关系 | 拟序关系 | 偏序关系八种特殊元素 | 链 | 反链 ) ★★

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韩曙亮_ 2022-04-21 14:37:31 博主文章分类：数学 ©著作权

文章标签 偏序关系哈斯图全序关系链反链 文章分类 后端开发

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文章目录

一、偏序关系
二、偏序集
三、可比
四、严格小于
五、覆盖
六、哈斯图
七、全序关系 ( 线序关系 )
八、拟序关系
九、拟序关系相关定理
十、偏序关系八种特殊元素
十一、链
十二、反链
十三、链与反链定理

一、偏序关系

偏序关系 :

给定非空集合 A A A , A ≠ ∅ A \not= \varnothing A=∅ , R R R 关系是 A A A 集合上的二元关系 , R ⊆ A × A R \subseteq A \times A R⊆A×A ,

如果 R R R 关系满足以下性质 :

自反: 关系图中所有顶点都有环 ;
反对称: 两个顶点之间有 0 0 0 个或 1 1 1 个有向边 ;
传递: 前提 a → b , b → c a \to b , b\to c a→b,b→c 不成立默认传递 ; 前提 a → b , b → c a \to b , b\to c a→b,b→c 成立必须满足 a → c a \to c a→c 存在 ;

则称 R R R 关系是 A A A 集合上的偏序关系 ;

偏序关系表示 : 使用 ≼ \preccurlyeq ≼ 符号表示偏序关系 , 读作 “小于等于” ;

符号化表示 : < x , y > ∈ R ⇔ x R y ⇔ x ≼ y <x,y> \in R \Leftrightarrow xRy \Leftrightarrow x \preccurlyeq y <x,y>∈R⇔xRy⇔x≼y , 解读 : < x , y > <x,y> <x,y> 有序对在偏序关系 R R R 中 , 则 x x x 与 y y y 之间有 R R R 关系 , x x x 小于等于 y y y ;

等价关系是用于分类的 , 偏序关系是用于组织的 , 在每个类的内部 , 赋予一个结构 ;

二、偏序集

偏序集 :

≼ \preccurlyeq ≼ 关系是 A A A 集合上的偏序关系 , 则称集合 A A A 与偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ 构成的有序对 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 称为偏序集 ;

如果集合上有偏序关系 , 那么这个集合就称为偏序集 ;

三、可比

可比 :

A A A 集合 , 该集合上存在偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ 小于等于 ,

偏序集是集合和偏序关系组成的有序对 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> ,

x , y x, y x,y 是 A A A 集合中的两个元素 , x , y ∈ A x , y \in A x,y∈A ,

要么是 x ≼ y x \preccurlyeq y x≼y , 要么就是 y ≼ x y \preccurlyeq x y≼x , 符号化表示是 x ≼ y ∨ y ≼ x x \preccurlyeq y \lor y \preccurlyeq x x≼y∨y≼x , 两种情况必选其一 ,

则称 x x x 与 y y y 是可比的 ;

只要 x , y x, y x,y 之间存在偏序关系 , 不管谁在前 , 谁在后 , 都统一称 x x x 与 y y y 是可比的 ;

四、严格小于

严格小于概念需要基于可比概念

严格小于 :

A A A 集合与 A A A 上偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ , 组成偏序集 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> ,

x , y x, y x,y 是 A A A 集合中的两个元素 , x , y ∈ A x , y \in A x,y∈A ,

如果 x , y x , y x,y 是可比的 ( x , y x,y x,y 之间存在偏序关系 ) , 但是 x x x 与 y y y 不相等 , 则称 x x x 严格小于 y y y ;

符号化表示 : x ≼ y ∧ x ≠ y ⇔ x ≺ y x \preccurlyeq y \land x \not= y \Leftrightarrow x \prec y x≼y∧x=y⇔x≺y

五、覆盖

覆盖概念需要基于严格小于概念

覆盖 :

A A A 集合与 A A A 上偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ , 组成偏序集 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> ,

x , y , z x, y , z x,y,z 是 A A A 集合中的元素 , x , y , z ∈ A x , y , z \in A x,y,z∈A ,

x x x 严格小于 y y y , x ≺ y x \prec y x≺y ,

不存在 z z z , 使 x x x 严格小于 z z z , 并且 z z z 严格小于 y y y ,

则称 y y y 覆盖 x x x ; ( 注意是大覆盖小 )

偏序关系中大覆盖小

符号化表示 : x ≺ y ∧ ¬ ∃ z ( z ∈ A ∧ x ≺ y ≺ z ) x \prec y \land \lnot \exist z( z \in A \land x \prec y \prec z ) x≺y∧¬∃z(z∈A∧x≺y≺z)

六、哈斯图

A A A 集合与 A A A 上偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ , 组成偏序集 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> ,

x , y x, y x,y 是 A A A 集合中的两个元素 , x , y ∈ A x , y \in A x,y∈A ,

哈斯图 :

① 顶点 : 使用顶点表示 A A A 集合中的元素 ;

② 无向边 : 当且仅当 y y y 覆盖 x x x 时 , y y y 顶点在 x x x 顶点上方 , 并且在 x x x 顶点与 y y y 顶点之间绘制一条 无向边 ;

【集合论】序关系 : 总结 ( 偏序关系 | 偏序集 | 可比 | 严格小于 | 覆盖 | 哈斯图 | 全序关系 | 拟序关系 | 偏序关系八种特殊元素 | 链 | 反链 ) ★★_哈斯图

上图是 6 6 6 元集上的偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼

A A A 元素比 B , C , D B,C,D B,C,D 元素都小

偏序关系是传递的 , A A A 比 B B B 小 , B B B 比 F F F 小 , 因此 A A A 比 F F F 小

最下面的元素 A A A 是最小的 , 所有的元素都比 A A A 大 ( 包括 A A A , 偏序关系是自反的 )

最上面的元素 F F F 是最大的 , 所有的元素都比 F F F 小 ( 包括 F F F , 偏序关系是自反的 )

B C D E BCDE BCDE 四个元素互相都不可比

哈斯图与关系图对比省略的内容 :

① 环 : 偏序关系是自反的 , 因此每个顶点上都有环 , 可以省略掉环

② 箭头 : 偏序关系是反对称的 , 因此两个顶点两两之间肯定没有双向边 , 都是单向边 , 因此可以省略箭头方向

③ 默认方向 : 使用上下位置表示箭头的方向 , 箭头默认向上 , 偏序是小于等于 , 最小的在最小面, 最大的在最上面 ;

七、全序关系 ( 线序关系 )

A A A 集合与该集合之上的偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ 组成的有序对是 : < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 偏序集 ;

A A A 集合中任意元素 x , y x, y x,y 都可比 ;

则称 ≼ \preccurlyeq ≼ 关系是 A A A 集合上的全序关系, 又称为线序关系 ;

称 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 为全序集 ( 线序集 ) ;

< A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 偏序集是全序集

当且仅当

< A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 偏序集的哈斯图是一条直线

八、拟序关系

非空集合 A A A , 二元关系 R R R 是 A A A 集合上的二元关系 ;

符号化表示 : A ≠ ∅ A \not= \varnothing A=∅ , R ⊆ A × A R \subseteq A \times A R⊆A×A ;

如果二元关系 R R R 是反自反 , 传递的 ,

则称 R R R 关系是 A A A 集合上的拟序关系 ,

使用 ≺ \prec ≺ 表示拟序关系 ,

称 < A , ≺ > <A , \prec> <A,≺> 是拟序集 ;

偏序关系 ≼ \preccurlyeq ≼ 是小于等于关系 , 拟序关系 ≺ \prec ≺ 就是严格小于关系 ;

拟序关系示例 : 大于 , 小于 , 真包含 , 都是拟序关系 ;

拟序关系完整的性质是反自反 , 反对称 , 传递 ,

之所以概念中没有提反对称性质 , 是因为根据反自反 , 传递性质 , 可以推导出反对称性质 ;

数学中倾向于使用最小的条件进行定义 , 因此这里将反对称性去掉 ;

九、拟序关系相关定理

定理 1 :

非空集合 A A A , A ≠ ∅ A \not= \varnothing A=∅ ,

≼ \preccurlyeq ≼ 是非空集合 A A A 上的偏序关系 ,

≺ \prec ≺ 是非空集合 A A A 上的拟序关系 ;

① 偏序关系性质 : ≼ \preccurlyeq ≼ 是自反 , 反对称 , 传递的

② 拟序关系性质 : ≺ \prec ≺ 是反自反 , 反对称 , 传递的

③ 偏序关系 -> 拟序关系 : 偏序关系减去恒等关系就是拟序关系 , ≼ − I A = ≺ \preccurlyeq - I_A = \prec ≼−IA=≺

④ 拟序关系 -> 偏序关系 : 拟序关系与恒等关系的并集就是偏序关系 , ≺ ∪ I A = ≼ \prec \cup I_A = \preccurlyeq ≺∪IA=≼ ;

定理 2 :

非空集合 A A A , A ≠ ∅ A \not= \varnothing A=∅ ,

≺ \prec ≺ 是非空集合 A A A 上的拟序关系 ;

① x ≺ y x \prec y x≺y , x = y x=y x=y , y ≺ x y \prec x y≺x 中最多有一个成立 ;

使用反证法 , 任意两个成立都会导致 x ≺ x x \prec x x≺x ;

② ( x ≺ y ∧ x = y ) ∧ ( y ≺ x ∧ x = y ) ⇒ x = y (x\prec y \land x = y) \land (y \prec x \land x=y) \Rightarrow x = y (x≺y∧x=y)∧(y≺x∧x=y)⇒x=y

定理 3 三歧性 , 拟线序 :

非空集合 A A A , A ≠ ∅ A \not= \varnothing A=∅ ,

≺ \prec ≺ 是非空集合 A A A 上的拟序关系 ;

如果 x ≺ y x \prec y x≺y , x = y x=y x=y , y ≺ x y \prec x y≺x 中仅有一个城里 , 那么称 ≺ \prec ≺ 拟序关系具有三歧性 ;

有三歧性的逆序关系 ≺ \prec ≺ 称为 A A A 集合上的拟线序关系 , 又称为拟全序关系 ;

< A ≺ > <A \prec> <A≺> 被称为拟线序集 ;

十、偏序关系八种特殊元素

十一、链

< A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 是偏序集 , B ⊆ A B \subseteq A B⊆A ,

偏序集中一组元素组成集合 B B B , 如果 B B B 集合中的元素两两都可比 , 则称 B B B 集合是该偏序集 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 的链 ;

符号化表示 : ∀ x ∀ y ( x ∈ B ∧ y ∈ B → x 与 y 可比 ) \forall x \forall y ( x \in B \land y \in B \to x 与 y 可比 ) ∀x∀y(x∈B∧y∈B→x与y可比)

链的本质是一个集合

∣ B ∣ |B| ∣B∣ 是链的长度

十二、反链

< A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 是偏序集 , B ⊆ A B \subseteq A B⊆A ,

偏序集中一组元素组成集合 B B B , 如果 B B B 集合中的元素两两都不可比 , 则称 B B B 集合是该偏序集 < A , ≼ > <A, \preccurlyeq> <A,≼> 的反链 ;

符号化表示 : ∀ x ∀ y ( x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x ≠ y → x 与 y 不可比 ) \forall x \forall y ( x \in B \land y \in B \land x\not= y \to x 与 y 不可比 ) ∀x∀y(x∈B∧y∈B∧x=y→x与y不可比)

反链的本质是一个集合

∣ B ∣ |B| ∣B∣ 是反链的长度