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No45.数一数这里有多少关系

No45.数一数这里有多少关系

作者: 赫尔特 | 来源:发表于2019-12-29 07:00 被阅读0次

    文章目录
    \color{#0FACAA}{1.等价关系的数目}
    \color{#0FACAA}{2.关系数目}
    \color{#0FACAA}{3.自反关系的数目}
    \color{#0FACAA}{4.对称关系的数目}
    \color{#0FACAA}{5.反对称(antisymmetric)关系的数目}
    \color{#0FACAA}{6.非对称(Asymmetric)关系的数目}
    \color{#0FACAA}{Reference}

    1.等价关系的数目

    定义1:等价关系(equivalence relation)即设R是某个集合A上的一个二元关系。若R满足以下条件:

    自反性:{\displaystyle \forall x\in A,~~xRx}
    对称性:{\displaystyle \forall x,y\in A,~~xRy~~\implies ~~yRx}
    传递性:{\displaystyle \forall x,y,z\in A,~~~(xRy~~\wedge ~~yRz)~~\implies ~~xRz}
    则称{\displaystyle R}是一个定义在{\displaystyle A}上的等价关系。

    定义2:等价类,假设在一个集合X上定义一个等价关系(用\sim来表示),
    则X中的某个元素a的等价类就是在
    X中等价于a的所有元素所形成的子集:

    [a] = \{ x \in X | x \sim a \}。

    • 问:含有3个元素的集合可以构成多少个等价关系

    • 答:3个元素可以构成1,2,3个等价类,即

    若构成1个等价类:这个等价类就是{a,b,c}

    若构成2个等价类,则可以是({a,b},{c}) , ({a,c},{b}) , ({b,c},{a})这3种(注释:每个小

    括号里面有2个等价类,小括号里面的大括号就是等价类中含有的元素)

    若构成3个等价类,则可以是({a},{b},{c})这一种

    共5种

    然后每种等价类对应一个等价关系,比如

    ({a},{b},{c})对应的等价关系是{(a,a),(b,b),(c,c)}

    ({a,b},{c})对应的等价关系是{(a,a),(b,b),(a,b),(b,a),(c,c)}


    • 问:含有4个元素的集合可以构成多少个等价关系

    • 答:4个元素可以构成1,2,3,4个等价类,即

    若构成1个等价类,有1种
    若构成2个等价类,有C_4^3+{{C_4^2 }\over{2!}}=7
    若构成3个等价类,有C_4^2=6
    若构成4个等价类,有1种
    共15种。

    2.关系数目

    • 问:含有n个元素的集合可以构成多少种关系

    • 答:设A是含有n个元素的集合,则笛卡尔积A x A含有n^2个元素,A x A含有的子集数目为2^{n^2},所以可以构成2^{n^2}种关系。

    3.自反关系的数目

    • 问:含有n个元素的集合可以构成多少种自反关系

    • 答:假设元素分别为1,2,3,...,n,根据自反关系的定义,一定要有(1,1),(2,2),(3,3),...,(n,n)这n个对,还剩下n^2-n个对,它们可以任意分配,所以一共可以构成2^{n^2-n}种自反关系。

    4.对称关系的数目

    • 问:含有n个元素的集合可以构成多少种对称关系

    • 答:假设元素分别为1,2,3,...,n,根据对称关系的定义,一定要有(a,b),(b,a)

    一定要同时出现,有2^{{n^2-n}\over 2}种情况,还剩下(1,1),(2,2),(3,3),...,(n,n)这n个对,它们可以任意分配,所以一共有2^{{n^2-n}\over 2}\times 2^n=2^{{n^2+n}\over 2}

    5.反对称(antisymmetric)关系的数目

    • 问:含有n个元素的集合可以构成多少种反对称关系

    • 答:假设元素分别为1,2,3,...,n,根据反对称关系的定义,除非a=b否则,(a,b),

    (b,a)不能同时出现,我们有{{n^2-n}\over 2}这样的对(a,b),(b,a),对于每一

    个对,不选,选择对里的第一个,和第二个 共计3种情况,根据乘法定理,一共有

    3^{{n^2-n}\over 2}种情况,还剩下(1,1),(2,2),(3,3),...,(n,n)这n个对,它们可以任意

    分配,所以一共有2^n3^{{n^2-n}\over 2}种反对称关系

    6.非对称(Asymmetric)关系的数目

    • 问:含有n个元素的集合可以构成多少种非对称关系

    • 答:假设元素分别为1,2,3,...,n,根据非对称关系的定义,(a,b),

    (b,a)不能同时出现(包括a=b),我们有{{n^2-n}\over 2}这样的对(a,b),(b,a),对于每一

    个对,不选,选择对里的第一个,和第二个 共计3种情况,根据乘法定理,一共有

    3^{{n^2-n}\over 2}种情况,所以一共有3^{{n^2-n}\over 2}种非对称关系

    Reference

    1.等价类
    2.等价关系
    3.离散数学N元集合关系个数计算


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