Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы дискретной математики

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
6.92 Mб
Скачать

 

 

 

- II -

 

 

 

 

 

инверсией соответствующих пар графика Р

„ Вели Р ш{<

 

то

< d , c > } -

Композицией графиков Р

и Q

назы­

вается такой график R= P°Q , что < x , y > e R тогда и только тогда,

когда есть

такой элемент

2

, что<к,г> *Р % a < z . y > e

Q

Диагональный график - график вида

= /<*,х-> <у,у;>...}

для всех

x . f €Л7. График называется функциональным,

если он не

содержит

пар с одинаковыми первыми и различными вторыми компонентами.

График называется инъективным, если он не содержит

пар с одина­

ковыми вторыми в различными первыми компонентами.

 

 

Декартовым произведением множеств

А жб

называется множест­

во

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A * & s { < a . 6 > \ а е А , ё е в } .

 

 

Декартово произведение множеств A f,. ,

А п

 

 

 

4 ' “V

' АП * i < a r аг ...ап >1а-,*А1. а г £ А , ... А п }.

Соответствием называется упорядоченная тройка множеств

 

< Р , Х , У >

такая, ч г о Р £

Л

* У

, где множество

X называется

областью отправления, множество У

- областью прибытия.

 

Свойства соответствий

1.Соответствие называется функциональным (функцией), если его график функционален.

2.Соответствие называется инъективным, если его график ■нъективен.

3.Соответствие называется всюду определен.^:, если проек­ ция его графика на верную ось совпадает с областью отправлен»!.

4.Соответствие называется оюрьектишым, если проекция его графика на вторую ось оовоадает с областью прибытия.

5.Ооответствяе называется биективным (взаяшо-одноэяачным), если оно функционально, инъективно, всюду определено я сюръектив­

но.

 

 

 

 

Отношением называется пара вида У7» <Ф,м>

такая, что

ф £ М*

, где

Ф - график, a flf - то множество,

между элемента­

ми которого

существует данное отношение . Отношение называет­

ся полным,

если

Ф . Отношение называется отношением равенст­

ва, воли

Ф *

. Отношение называется отношением неравенства,

- 12 -

если Ф ~ М \ йм* Если <х,у > е Ф из <Р, то отношение между элементами записывается х 4>у .

 

 

Операции над отношениями

Пусть

< Ф , М > f t = < ^ , м > , то L P u t -

= < ф и Я , М >

Ч>п Ъ - < ф п R ,

$ = < М 2\ Ф , М > V?- I = < ср -/t м >

Ч>\1 - < с р ^ Я , М > Z = < Ф ° Я , М > .

Основные свойства отношений

I* Рефлексивность. Для всех Л

справедливо

x*fxt

или

 

 

* * « ■ * • .

 

 

 

не

выполняется к Ч>%

»

2.

Антирефлексивность. Для всех Л

или Дм а Ф - Ф .

 

 

 

 

 

 

 

_ 1

 

3.

Симметричность. Если

ХУ*У , то У У ’Х

, или ср= <р

.

4. Антисимметричность. Если Х У У

и

х ^ У

, то 1(УФ *),

 

или

/? Ф ~ 1=

.

 

, то 1(У*Рх)

» или Ф п Ф

- Ф

*

5.

Асимметричность. Если Х У ’У

6.

Связность. Если х ф у

, т о Х У У

или у ^ х

, или

 

 

 

Л/2\ & # € Ф и Ф

f •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Транзитивность. Если ХУ*У

и ifУ'Х

, то х v’Z

, или

 

 

Ф

Отношение можно задавать с помощью матриц. В общем случае можно представить также п.-арные отношения, что Ф £ м Отношение называется отношением эквивалентности, если оно реф­ лексивно, симметрично и транзитявно. Отношение эквивалентности осуществляет разбиение множества, на котором оно определено, на элементы, называемые классами эквивалентности. Отношения порядка - это такие отношения, которые обладают сразу рядом свойств (табл. I.I).

- 13 -

Таблица 1.1

Порядок

Нестрогий

(частичный)

Совершенный

нестрогий

Строгий

Совершенный

строгий

(линейный)

Обозна­

РефяекАнти»

Анти­

Связ­

Транзи­

чение

сжв-

рефлек­

симмет­

ность

тивность

порядка

ность

сивность ричность

 

 

Ч.

 

+

 

i

 

 

+

+

 

ч

 

<+)

 

 

ч

 

+

Ы

 

 

 

 

 

 

+ - обладает Детым свойством; (+) - свойство, выводшое ss имеющихся.

16. Изобразить графически декартово прожвведение множеств:

а)

А*{х\2 СХ*Ч,

х е * }

 

 

6*{Ш5*У*8. уе*};

б)

& s { у 13^ у $ 8, у б & }

a

A*{x i 2 * x <t ,

x e R } ,

в)

-СО,4 }

а С О . О}:

 

г

 

 

г)

{/.2,3}, {2,3}

ж

{3,*/У;

 

 

д)

{fi

и

{1.2.3}-.

 

 

 

 

 

в)

R Ж R ;

 

 

 

 

 

 

 

х)

Я и N ;

 

 

 

 

 

 

 

а)

/V в

Я ;

 

 

 

 

 

 

 

х)

R и

/V.

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Доказать, что

 

 

 

 

 

 

а)

* В ) а ( С * # ) £

(А и С)% ( B U D ) ;

 

б) (А и 8 ) * С * ( а * С ) и ( & * С ) ;

 

 

в)

А * ( В и С ) = ( А л в ) и ( А * С ) ;

 

 

г)

( А \ В ) х с - * В ) \ ( 8 * С ) ;

 

 

Д)

Аж ( В *С)= (а х

В)\ (А *С) .

 

 

18* Какими свойствами обладают соответствия, представленные

на рис. 1.7?

 

 

 

 

 

 

 

 

19. Д а ш

соответствия /

к

у ) • Построить грьфи

соответот

вий ¥о J )

;

 

 

 

 

 

 

 

а)

рис. 1.8;

 

 

 

 

г)

pic. I.II;

 

б)

ряс. 1.9;

 

 

 

 

д)

рис. I.12;

 

в)

ряс. I.I0;

 

 

 

 

о)

рис» I.I3.

 

I* -

ж

P*>. 1.8

Гмо» 1.9.

* п и

Ьп . 1*12*

20.Ujon зят ооотатт

in» о о о п го гш ча

21. Др«др«?* ООМГ—T IM iri лримр о о о тш о гш ж оЬъяо-

ь (тайж. 1 .2).

to­ Функ—

pe- ц*о- ш - ваяь-

вов

a

ь

ь

г

д

е

УС

У

и

X

J

М;

Н

0

п

р

с

т

У

9

X

ч

НефункИньежНе-

В о щ у

Не вса­

Сйрдек ■Не—

циояалъткв-

нвъекопреде­ ду оп­

тжвное оюргеж

вое вое

тшнов ленное ределен'

 

тквное

 

 

 

вое

 

X

 

 

X

X

 

 

 

 

 

X

X

 

 

 

 

X

X

 

 

t x

X

 

X

 

 

 

 

 

X

 

 

 

X

 

X

 

 

X

X

 

 

 

 

 

 

X

 

X

 

 

 

 

 

X

X X X

а)

б)

в)

а)

б)

в)

-1 6 -

22.свойствами обладает отношение между х и у ?

х**2у, (х .у е х / );

г)

5г+у-£, (х е л / , y e R );

X * + y 2 >0, ( Х . у €R)i

Д)

к * У = 2 , ( x , y € Q \ A / ) ;

l x - y 1>,5, ( Х . у е я ) ;

е)

~ = 2 , е£, у е л/ + ) .

 

 

23. Какими свойствами обладает отношение:

А

 

а) "быть братом" на множестве лвдей;

 

б) "быть подмножеством" на семействе мно-

 

 

 

 

жеств;

 

 

 

 

 

в)

 

"быть делителем" на множестве натураль­

 

 

ных чисел?

 

 

 

 

24.

Привести содержательные примеры тернар-

Рис. I.I4*

шх отнесений.

 

25.

Изобразить графически отношения:

 

 

х х у ,

(ж ,у е fi);

г)

х =5

( y e / v ) ;

х * у

( х , у е Я ) -

д)

х 2+ у 2»1

( х , y e R ).

X *2у ( х . у е А/),

26.Привести содержательный пример отношений, обладавших

всею свЯстааш (тайл. 1.3).

Таблица 1.3

-17 -

27.Правеora содержательный пример отделена!:

а) совершенного нестрогого порядка, б) строгого порядка.

Решетки

Множество А о заданным на нем частичным порядком называет­ ся чаотично упорядоченным. Элемент х е А называется наибольшим

(наименьшим),

если для воех и справедливо, что а е

А ^

х

( х ^ а е А

). Минимальным (максимальным) элементом частично

упорядоченного множества А

называется такой элемент

б е А ,

когда

в А нет

элемента строго большего (строго меньшего)

$ .

 

Пусть дано ф я в Я А

, где А - частично упорядоченное мно­

жество. Мажорантой б

называется такой элемент а е А , где

а.

является

наибольшим элементом для

3

, минорантойЛ назовем такой

элемент

б е А

» когда б является наименьшим элементом для

б .

Множество мажорант

&

образует верхние грань множества в .

Множество минорант

3

образует нижнюю грань множества в . Наи­

меньший из элементов верхней грани

В

называется точной верх­

ней гранью ( s u p le n u m ) - S u p В. Наибольший из элементов нижней грани ъ З называется точной нижней гранью ( i n f i m u m ) - I n f б .

Частичный порядок, заданный на множестве; в котором для лю­ бых двух элементов а,6еА существует Sup (а . б ) и I n f (а . б)» называется решетчатым порядком, а само множество - решеткой.

Алгебраическое

представление решетки

Введем обозначении:

 

S u p ( a , S ) = a и ё ,

1 р / ( а , б ) = а . п ё ,

(в данном случае символы U,f) -

это не знаки операций объедине­

ния и пересечения множеств, а знаки бинарных операций, произво­ димых над елементами частично упорядоченных множеств).

Решеткой называется такое частично упорядоченное множество, над элементами которого справедливы следующие законы для бинар­ ных операций:

I. Коммутативный а п € = б п а * сг и б = б о а ;

- 18 -

2. Ассоциативный.

а

п (б л с ) = ( а п 6 ) л с , а и ( & и с ) =

» (а и ё ) и с ;

 

 

 

3. Идемпотентности.

a n c z = a . а. и а, *

а. ;

4. Поглощения, а

о ( а и $J= CL , а и (а. л

& ) - <х .

Решетка называется дистрибутивной, если

справедлив, хроме

того, дистрибутивный закон.

5. а п (ё ис)=(а пё>)и ( а п с ) , аи(Впс)»(аоб)п(аис).

Решетка называется ограниченной сверлу (снизу), если она имеет максимальный (минимальный) элемент. Ранетка ограничена, если она ограничена сверлу и снизу.

Дополнением любого элемента а е А называется такой элемент а , если О- ид. = { , а п а * О , где / и о - соответственно обозначение максимального и минимального элемента ограничений решетки.

Решетка называется решеткой с дополнениями, если кахдый элемент решетки имеет хотя бы одно дополнение. Ограниченная дистрибутивная решетка о дополнениями называется булевой решет­ кой, которая фактически задает булеву алгебру.

28. Представить в гаде диаграммы Хассе множества, изображенаыэ на рис. I.I5.

Рио. I.I5.

29. Найти максимальный, мквимальный, наибольший и наименьший

элементы для множеств, представленных диаграммами Хасое

рис. I.I6.

30. Найти максимальные, минимальные, наибольшие и наимень­

шие элементы, а также Sap б

и I n f 3 для множеств, представ­

ленных диаграшамн Хаосе рис.

I.I7.

31. Доказать, что:

а) любое линейно упорядоченное множество еоть решетка;

- 19 -

 

 

Рис. I.17.

 

(5) врешетке любо! максимальный элемент является нанболь-

янм,

а яхк>1 минимальные - наименьшим;

 

в)

в любов конечно! решетке существуют наибольшие и наимень

шие

элементы,

 

32.

Привести примеры решеток:

 

а) беэ наибольшего элемента, но с наименьшим элементом;

 

б'

зэ наименьшего элемента, но с наибольшим элементом;

 

 

Jes наибольшего и наименьшего элементов.

 

33.

Являютоя ли множества, представленные диаграммами lacce

рис. I.I8:

 

а)

решетками;

 

б) дистрибутивными решетками;

 

в)

булевыми решетками?

- 20 -

О к

е

ж

з

и

Рже. 1Л8.

п

34.Доказать, что во всякой булевой алгебре А :

а) существует наименьший элемент

О и наибольший элемент

б) для всякого а

дополнение д-

единотвенно;

в) а п £ s а и £

и а и £ * а п £ .

•«к