偏序关系

前言:到了二元关系中最后一部分,非常非常抽象,但是理解了就还好,我们一步一步来

0X00 「偏序关系」的基本定义

我们先回到最初的定义:

假设 R 是集合 A 上的关系,如果R是自反的、反对称的和传递的,则称 R 是 A 上的一个偏序,记做 \leqslant 。设 \leqslant 为偏序关系,如果 <x, y> \in \leqslant,则记做 x \leqslant y,读作 x 小于等于 y。

这个非常抽象,我们举个例子:

假设我们有这样的集合 A = \{1, 2, 3\} R 是 A 上的小于等于关系也就是 R = \{<x, y>| x ,y \in A \wedge x \leq y\}

所以 R = \{<1, 2>, <2, 3>, <1, 3>, <1, 1>, <2, 2>, <3, 3>\}

我们画出他的关系图

显然他是自反的(环)、反对称的(无双向边)、传递的

不知道大家看到这里的大家有没有理解到偏序关系的本质:

偏序关系定义了一种方向,只能正着,反证就不行!

比如这里的小于等于就是只有一种方向,可以 1 \leq 2 就不能 2 \leq 1

至此,我们引出下一个定义可比

存在这种偏序关系的就叫做可比

由于这种顺序结构,我们可以用哈斯图来表示偏序关系

假设 A = \{1, 2, 3\}, \leqslant 是 A 上的「小于等于」关系,则有

\leqslant \ = \{<1, 2>, <1, 3>, <2, 3>, <1, 1>, <2, 2>, <3, 3>\}

画出哈斯图

这种自底向上的图就是哈斯图

0X01 「偏序集」的基本定义

理解了偏序关系的基本定义以后,我们就很容易理解偏序集

我们把集合 A 和 A 上的偏序关系 \leqslant 一起称作偏序集,记做<A, \leqslant>

0X02 「偏序集」中的特殊元素

最小元和最大元

我们看到这张图片,最大元就是 a, b, c\ 最小元就是 \emptyset

所以直观来说最大元 就是“最大”的那个,在哈斯图中最上面的

相反最小元就是“最小”的那个,在哈斯图图中最小的

而在这张图中:

而这张图就不存在最大元只存在最小元因为 11 9 12 8 10 7 之间就不可比

极小元与极大元

搞清楚了最大元最小元,我们继续,还是回到这张图上:

里面的极大元是 11 9 12 8 10 7,极小元只有 1。

极大元的意思就是在可比的那一条链中最大的极小元的意思就是在可比的那一条链中最小的

上界与下界

之前的概念只在一个集合中,而谈到上下界就必须涉及到两个集合了,现在我们给出定义:

<A, \leqslant> 为偏序集,B \subseteq A, y \in A

  • \forall x (x \in B \rightarrow x \leqslant y) 则 y 是 B 的上界
  • \forall x(x \in B \rightarrow y \leqslant x) 则 y 是 B 的下界

假设 A = \{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12\}\ B = \{2, 3, 6\} ,定义了一个偏序关系并有以下哈斯图:

B 的上界就是 \6, 12\

由于 2, 3 之间不可比,所以B 的下界只有 1

上确界与下确界

如果能够理解上界下界的话,上确界下确界就更好理解了,简单来说

  • 上确界就是上界中“最小”的那个
  • 下确界就是下界中“最大”的那个

还是上面那个例子,B 的上界是 6, 12, 其中“最小”的就是 6。所以 B 的上确界就是 6。

反之 B 的下确界就是 1。

二元关系就结束了。。。

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