离散数学二元关系.ppt
《离散数学二元关系.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《离散数学二元关系.ppt(107页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、2023/6/23,1,第7章 二元关系,7.1 有序对与笛卡儿积7.2 二元关系7.3 关系的运算7.4 关系的性质7.5 关系的闭包7.6 等价关系和划分7.7 偏序关系,2023/6/23,2,7.1 有序对与笛卡尔积,7.1.1 有序对的定义7.1.2 集合的笛卡尔积7.1.3 有序 n 元组和 n 阶笛卡尔积,2023/6/23,3,7.1.1 有序对的定义,定义7.1:两个元素x,y组成的有序序列x,y,称为一个有序对(序偶、二元组)。例:直角坐标系中点的坐标x,y日期的表示:y,m,2023/6/23,4,7.1.1 有序对的定义,性质:当x y时,x,y y,xx,y u,v
2、xuyv例7.1:,求 x,y。解:x25,2xy 4 x3,y 2,2023/6/23,5,7.1.2 集合的笛卡尔积,定义7.2:集合A与B的笛卡儿乘积 ABx,y|xAyB例:设Aa,b,B 0,1,2,C,计算AB,BA,AC,AA。解:ABa,0,a,1,a,2,b,0,b,1,b,2BA0,a,0,b,1,a,1,b,2,a,2,bAC AA a,a,a,b,b,a,b,b(AA可记作A2)例7.2:A=1,2,求P(A)A。,2023/6/23,6,7.1.2 集合的笛卡尔积,集合的笛卡儿积的性质:性质1:若|A|m,|B|n,则|AB|mn性质2:对任意集合 A,有:AA 性质
3、3:一般地ABBA,即笛卡儿乘积不满足交换律。问题:什么情况下ABBA?(ABA B)什么情况下ABBA?(ABA B),2023/6/23,7,7.1.2 集合的笛卡尔积,例3:设Aa,b,B1,2,3,Cp,q,计算(AB)C,A(BC)。解:(AB)C,p,q,p,q,p,q,p,q,p,q,p,q。,2023/6/23,8,7.1.2 集合的笛卡尔积,A(B C)a,a,a,a,a,a,b,b,b,b,b,b,集合的笛卡儿积的性质性质4:一般地(AB)CA(BC),即集合的笛卡儿积不满足结合律。性质5:AC BD AB CD,2023/6/23,9,7.1.2 集合的笛卡尔积,性质6:
4、笛卡儿积对、运算满足分配律A(BC)(AB)(AC)A(BC)(AB)(AC)(AB)C(AC)(BC)(AB)C(AC)(BC),2023/6/23,10,7.1.2 集合的笛卡尔积,证明:A(BC)(AB)(AC)证:任取x,yx,yA(BC)xAyBCxA(yB yC)(xAyB)(xA yC)(x,yAB)(x,yAC)x,y(AB)(AC)所以,A(BC)(AB)(AC)成立。,2023/6/23,11,7.1.2 集合的笛卡尔积,证明:(AB)C(AC)(BC)证:任取x,yx,y(AB)Cx(A B)yCxAxB yC(xAyC)(xB yC)(x,yAC)(x,yBC)x,y(
5、AC)(BC)所以,(AB)C(AC)(BC)成立。,2023/6/23,12,7.1.3 有序 n 元组和 n 阶笛卡尔积,定义:n个元素x1,x2,xn组成的有序序列,记做:x1,x2,xn称为n重组(n元序偶、n元组)。约定:x1,x2,,xn-1,xn=,xn性质:x1,x2,xn y1,y2,yn xi yi(i=1,2,n),2023/6/23,13,7.1.3 有序 n 元组和 n 阶笛卡尔积,定义4.4:集合A1、A2、An的笛卡儿乘积A1A2Anx1,x2,xn|xiAi i1,2,n注意:A1A2An1An(A1A2An1)An一般地:若A1A2An A时,上式简记为:An
6、,2023/6/23,14,7.2 二元关系,7.2.1 二元关系的基本定义7.2.2 二元关系的表示,2023/6/23,15,7.2.1 二元关系的基本定义,关系数的,关系;VI R;计算机程序的输入与输出联系;数据库的数据特性联系等。集合论为刻划这种联系提供了一种数学模型关系(Relation)。,7.2.1 二元关系的基本定义,定义7.3如果一个集合满足以下条件之一:(1)集合非空,且它的元素都是有序对(2)集合是空集则称该集合为一个二元关系,简称为关系,记作R.例如:R,S,3,4.,2023/6/23,16,2023/6/23,17,7.2.1 二元关系的基本定义,例:(1)R|x
7、,yN,xy3,(2)C|x,yR,x2y21(3)R|x,y,zR,x2yz3(4)5元关系的实例数据库实体模型,2023/6/23,18,7.2.1 二元关系的基本定义,定义7.4 设A,B为集合,R AB,称R为A到B的二元关系;R AA,称R为A上的关系。例:若 Aa,b,B1,则:(1)写出A到B的所有二元关系。(2)写出A上的所有二元关系。,2023/6/23,19,7.2.1 二元关系的基本定义,一般地:若|A|m,|B|n|AB|mn,AB 的子集有2mn个,从A到B有2mn个不同的二元关系.R,称R为空关系;R AB,称R为全域关系 若|A|n|AA|n2,AA 的子集有2n
8、2个,A上有2n2不同的二元关系.R,称R为A上空关系R AA,称R为A上的全域关系,记做EA;R|xA,称R为A上的相等关系,记做IA;,2023/6/23,20,7.2.1 二元关系的基本定义,常见的几种特殊的二元关系|集合之间的关系:,2023/6/23,21,7.2.2 二元关系的表示,1.集合表示法2.关系矩阵(matrix of relation)设Aa1,a2,am,Bb1,b2,bn,R是A到B的一个二元关系,令:,称:MR为R的关系矩阵。,2023/6/23,22,7.2.2 二元关系的表示,例1:设Aa,b,c,B0,1,2,3,R,写出MR。,2023/6/23,23,7
9、.2.2 二元关系的表示,例2:设A 1,2,3,4,A上的关系R,4,2,写出MR。,MR,2023/6/23,24,7.2.2 二元关系的表示,例3 设A 1,2,3,4,A上的二元关系R|x y,写出MR。,MR,2023/6/23,25,7.2.2 二元关系的表示,3.关系图R为A到B的二元关系;以AB的每个元素为一个结点,对每个R,均连一条从结点x到y的有向边,得到一个有向图,称为R的关系图,记为GR。,2023/6/23,26,7.2.2 二元关系的表示,例1 设Aa,b,c,B0,1,2,3,R,画出GR。,2023/6/23,27,7.2.2 二元关系的表示,例2 设A 1,2
10、,3,4,A上的二元关系R|xy,画出GR。,2023/6/23,28,7.2.2 二元关系的表示,练习:Aa,b,c,d,R,求R的关系矩阵 MR和关系图 GR。,2023/6/23,29,7.2.2 二元关系的表示,关系的表示方法关系R的集合表达式关系矩阵MR关系图GR三者均可以唯一相互确定。,2023/6/23,30,7.3 关系的运算,7.3.1 关系的定义域、值域 和 域7.3.2 关系的逆7.3.3 关系的右复合7.3.4 关系运算的性质7.3.5 关系的幂,2023/6/23,31,7.3.1 关系的定义域、值域 和 域,定义7.6:dom(R)=x|y(xRy)ran(R)=y
11、|x(xRy)fld(R)=dom(R)ran(R)例:设Ra,1,b,2,a,3计算dom(R),ran(R),域fld(R),2023/6/23,32,7.3.2 关系的逆运算,定义7.7关系R的逆关系 R-1=|xRy例:R,则:R-1,问题:已知MR,如何计算MR-1?已知GR,如何计算GR-1?,2023/6/23,33,7.3.3 关系的右复合,定义7.8关系F,G的右复合,关系复合的求解方法集合表达式图示法关系矩阵,2023/6/23,34,7.3.3 关系的右复合,例:R=,S=,法1:RS=SR=,法2:利用图示方法求合成,2023/6/23,35,7.3.3 关系的右复合,
12、法3:关系矩阵相乘的方法一般地:设:A=a1,a2,am B=b1,b2,bp C=c1,c2,cn R是A到B的一个二元关系,S是B到C的一个二元关系,RS是A到C的一个二元关系,,2023/6/23,36,7.3.3 关系的右复合,则:MR(rij)mp MS(sij)pn MR S(tij)mn,2023/6/23,37,MR,Ms,MRS,7.3.3 关系的右复合,例1:,2023/6/23,38,7.3.4 关系运算的性质,定理7.1 设F是任意的关系,则(1)(F1)1F(2)domF1ranF,ranF1domF证明:(1)任取,由逆的定义有(F 1)1 F1 F 所以有(F1)
13、1F(2)任取 xdomF1 y(F1)y(F)xranF 所以有domF1 ranF.同理可证 ranF1 domF.,2023/6/23,39,7.3.4 关系运算的性质,定理7.2 设F,G,H是任意的关系,则(1)(F。G)。H=F。(G。H),证明:任取,(FG)H t(FGH)t(s(FG)H)t s(FGH)s(Ft(GH)s(FGH)F(GH)所以(FG)H=F(GH),2023/6/23,40,7.3.4 关系运算的性质,定理7.2 设F,G,H是任意的关系,则(2)(F。G)1=G1。F1,证明:任取,(FG)1FGt(F(t,x)G)t(G1(t,y)F1)G1F1所以(
14、FG)1=G1F1,2023/6/23,41,7.3.4 关系运算的性质,定理7.3 设 R 为 A上的关系,则 RIA=IAR=R例:设A 1,2,3,4,A上的二元关系R=,,求:RIA IAR,2023/6/23,42,7.3.5 关系的幂,定义7.10:若R是A上二元关系,Rn(nN)定义如下:R0IARn+1 RnR问题:给定集合A和A上的关系R,如何计算Rn(nN)?,2023/6/23,43,7.3.5 关系的幂,例:设Aa,b,c,d,R,求Rn。方法1:按照定义求解解:R0,R1,R2,R3,R4,R2R4 R6 R3R5 R7,2023/6/23,44,7.3.5 关系的幂
15、,方法2:利用关系矩阵相乘的方法,由于:M4=M2,即R4=R2.于是:可以得到R2=R4=R6=,R3=R5=R7=,2023/6/23,45,7.3.5 关系的幂,方法3:用关系图的方法得到R0,R1,R2,R3,的关系图如下图所示,从关系图看幂Rn运算(n1):1.从R的每个结点x出发,凡通过数n条边能到达的结点y,则有Rn。2.Rn,意味着关系图中从x到y存在长为 n的一条路径;,2023/6/23,46,7.3.5 关系的幂,幂运算的性质引:鸽笼原理(抽屉原理)若有n个鸽笼,n1只鸽子,则至少有一个鸽笼里至少有两只鸽子。(将n1个物体放入n个盒子里,则至少有一个盒子里有2个或2个以上
16、的物体。),2023/6/23,47,7.3.5 关系的幂,定理7.6:设|A|n,R是A上二元关系,则存在s、t,使RsRt(0st2n2)。证明:R是A上的关系,则对任意k N,Rk AA。又|AA|n2|(AA)|2n2,即A上共有2n2个不同的二元关系。但:序列R0,R1,R 2n2共有2n21项,因此,存在s,t N,使Rs=Rt(0st2n2)。,2023/6/23,48,7.3.5 关系的幂,定理7.7:若R是A上二元关系,m,n N,则:Rm Rn Rmn(Rm)nRmn定理7.8:若R是A上二元关系,若存在自然数s,t(st),使得RsRt,则:对任意k N,Rs+k Rtk
17、对任意k,i N,Rs+kp+i Rsi,其中p=ts。令S=R0,R1,Rt-1,则对任意q N,Rq S.,2023/6/23,49,7.4 关系的性质,7.4.1 自反性和反自反性7.4.2 对称性和反对称性7.4.3 传递性7.4.4 关系性质的判定,2023/6/23,50,7.4.1 自反性和反自反性,定义7.11:设R为A上的关系,(1)若x(xAR),则称R在A上是自反的.(2)若x(xAR),则称R在A上是反自反的.,例7.10:A=1,2,3,R1,R2,R3 是 A上的关系,其中 R1=,R2=,R3=,关系是自反(反自反)的关系图中每个结点均有(无)环。关系是自反(反自
18、反)的关系矩阵主对角线的元素全为1(0)自反性与反自反性是互斥的,但不互补。,2023/6/23,51,7.4.2 对称性和反对称性,定义7.12:设R为A上的关系,(1)若xy(x,yARR),则称R为A上 对称的关系.(2)若xy(x,yARRx=y),xy(x,yAR xy R),则称为A上的反对称关系.,例7.11 设A1,2,3,R1,R2,R3和R4都是A上的关系,其中 R1,,R2,R3,,R4,2023/6/23,52,7.4.2 对称和反对称性,注意:从关系图判断关系是对称的 关系图两结点若有边,则一定是双向的,即方向相反的一对有向边。关系是反对称的关系图中两结点之间若有边,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 离散数学 二元关系
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5295538.html