集合论—笛卡尔积与二元关系

简介: 集合论—笛卡尔积与二元关系

正文


笛卡尔积


笛卡尔积的定义


设A 、B 为集合,用A中的元素作为第一元素,B 中的元素作为第二元素,构成有序对。所有这样的有序对组成的集合称作A 和B 的笛卡尔积,记作A × B


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由排列组合关系可知,若A 中有m 个元素,B 中有n 个元素,则A × B 或B × A B×A中有m n个元素。

例如,若A = { a , b } ,B = { 0 , 1 , 2 } 则


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用图表表示


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则可得:

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n阶笛卡尔积:

设A 1 , A 2 , . . . , A n  (n⩾2)是集合,它们的n 阶笛卡尔积记作A 1 × A 2 × , . . . , × A n ,其中

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当A 1 = A 2 = . . . = A n  时,可将它们的n nn阶笛卡尔积简记为An

例如,A = { a , b } ,则

A3={<a,a,a>,<a,a,b>,<a,b,a>,<a,b,b>,<b,a,a>,<b,a,a>,<b,b,a>,<b,b,b>}


笛卡尔积运算的性质:


若A 、B 中有一个空集,则它们的笛卡尔积是空集,即


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当A ≠ B且AA、B 都不是空集时,有

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当A 、B 、C 都不是空集时,有

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笛卡尔积运算对交和并满足分配律

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有序对、有序n 元组、元素的定义

有序对:

由两个元素x和y 按一定的顺序排列成的二元组称作一个有序对或序偶,记作,平面直角坐标系中的坐标就是一个典型的有序对。

有序对的特征:

当x ≠ y 时, ̸=

两个有序对相等=)的充分必要条件是x = u 且y = v

有序n 元组:

一个有序n 元组(n⩾3)是一个有序对,其中第一个元素是一个有序n − 1 元组,一个有序n 元组记作<x1,x2,...,xn>,即

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元素:

在一个有序对<x,y>中,x 是有序对的第一元素,y 是有序对的第二元素。


二元关系

定义一:

如果一个集合为空集或者它的元素都是有序对,则称这个集合是一个二元关系,一般记作R 。对于二元关系R,若<x,y>R则记作x R y ;若<x,y>/R,则记z作xRy


定义二:

设A 、B为集合,A × B 的任何子集所定义的二元关系称作从 A到B 的二元关系,特别当A = B 时,则称作 A 上的二元关系


关系上的计数及特殊关系:

通常集合A 上不同关系的数目依赖于A AA的基数(即集合中元素的个数),若∣ A ∣ = n ,那么∣ A × A ∣ = n 2,A × A 的子集有2  2^{n^2} 个。


A × A上的每一个子集就代表一个A 上的关系,即表示A 上有2n2 个不同的二元关系,其中有三种特殊的关系,假设有集合A = { 1 , 2 },则


空关系

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全域关系

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恒等关系

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关系矩阵和关系图:


设A = { x 1 , x 2 , . . . , x n }R是A 上的关系,令

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则R 的关系矩阵为:


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设V 是一个顶点集,E 是一个有向边集,令V = A = x 1 , x 2 , . . . , x n  。若x i R x j  ,则x i  到x j  的有向边< x i , x j > ∈ E ,那么G=就是R 的关系图。

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