กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 33 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

นิยามทั้งหมดล้วนต้องการ ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยปริยาย อาร์ {\displaystyle R} เป็น กริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมด เอ , ข , ค , {\displaystyle a,b,c,} ถ้า เอ อาร์..

ความสัมพันธ์แบบไบนารี

ความสัมพันธ์ทวิภาคแบบถ่ายทอด 
สมมาตรแอนติสมมาตรเชื่อมต่อแล้วมีเหตุผลที่ดีได้เข้าร่วมแล้วได้พบปะแล้วสะท้อนกลับไร้ปฏิกิริยาตอบสนองไม่สมมาตร
โททอลเซมิคอนเน็กซ์ต่อต้านปฏิกิริยาสะท้อน
ความสัมพันธ์สมมูลเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
สั่งซื้อล่วงหน้า(กึ่งสั่งซื้อ)เครื่องหมายถูกสีเขียววาย
คำสั่งซื้อบางส่วนเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
ยอดสั่งซื้อล่วงหน้าทั้งหมดเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
คำสั่งซื้อทั้งหมดเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
การสั่งซื้อล่วงหน้าเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
การจัดลำดับแบบกึ่งดีเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
การจัดระเบียบที่ดีเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
โครงตาข่ายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
ข้อต่อเซมิแลตติซเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
มีท-เซมิแลตติซเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
ลำดับบางส่วนที่เข้มงวดเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
คำสั่งอ่อนที่เข้มงวดเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
ลำดับที่เข้มงวดทั้งหมดเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววายเครื่องหมายถูกสีเขียววาย
สมมาตรแอนติสมมาตรเชื่อมต่อแล้วมีเหตุผลที่ดีได้เข้าร่วมแล้วได้พบปะแล้วสะท้อนกลับไร้ปฏิกิริยาตอบสนองไม่สมมาตร
คำจำกัดความสำหรับทุกคนเอ,{\displaystyle a,b}และเอส:{\displaystyle S\neq \varnothing :) เออาร์อาร์เอ{\displaystyle {\begin{aligned}&aRb\\\Rightarrow {}&bRa\end{aligned}}}เออาร์ และ อาร์เอเอ={\displaystyle {\begin{aligned}aRb{\text{ และ }}&bRa\\\Rightarrow a={}&b\end{aligned}}}เอเออาร์ หรือ อาร์เอ{\displaystyle {\begin{aligned}a\neq {}&b\Rightarrow \\aRb{\text{ หรือ }}&bRa\end{aligned}}}นาทีเอสมีอยู่{\displaystyle {\begin{aligned}\min S\\{\text{exists}}\end{aligned}}}เอมีอยู่{\displaystyle {\begin{aligned}a\vee b\\{\text{exists}}\end{aligned}}}เอมีอยู่{\displaystyle {\begin{aligned}a\wedge b\\{\text{exists}}\end{aligned}}}เออาร์เอ{\displaystyle aRa}ไม่ เออาร์เอ{\displaystyle {\text{not }}aRa}เออาร์ไม่ อาร์เอ{\displaystyle {\begin{aligned}aRb\Rightarrow \\{\text{not }}bRa\end{aligned}}}
เครื่องหมายถูกสีเขียวYแสดงว่าคุณสมบัติของคอลัมน์นั้นเป็นจริงเสมอสำหรับพจน์ของแถวนั้น (ทางซ้ายสุด) ในขณะที่แสดงว่าคุณสมบัตินั้นไม่ได้รับการรับประกันโดยทั่วไป (อาจเป็นจริงหรือไม่ก็ได้) ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์สมมูลทุกความสัมพันธ์เป็นสมมาตร แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นปฏิสมมาตรจะแสดงด้วยYในคอลัมน์ "สมมาตร" และในคอลัมน์ "ปฏิสมมาตร" ตามลำดับ เครื่องหมายถูกสีเขียว

นิยามทั้งหมดล้วนต้องการความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยปริยายอาร์{\displaystyle R}เป็นกริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมดเอ,,,{\displaystyle a,b,c,}ถ้าเออาร์{\displaystyle aRb}และอาร์{\displaystyle bRc}แล้วเออาร์.{\displaystyle aRc.} คำจำกัดความของคำศัพท์บางคำอาจต้องการคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ไม่ได้ระบุไว้ในตารางนี้

ตัวอย่างความสัมพันธ์ทวิภาค R ระหว่างเซตจำกัดสองเซตของจำนวนธรรมชาติ A และ B โปรดสังเกตว่า R เป็นเซตย่อยของผลคูณคาร์ทีเซียน A × B ในตัวอย่างนี้ R = {(a, b) ∈ A × B: a < b}

ในทางคณิตศาสตร์ความสัมพันธ์ทวิภาคจะเชื่อมโยงองค์ประกอบบางส่วนของเซต หนึ่ง ที่เรียกว่าโดเมนกับองค์ประกอบบางส่วนของเซตอื่น (อาจเป็นเซตเดียวกันก็ได้) ที่เรียกว่าโคโดเมน[ 1 ]กล่าวคือ ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}คือเซตของ คู่ลำดับ(x,y){\displaystyle (x,y)}, ที่ไหนx{\displaystyle x}เป็นองค์ประกอบหนึ่งของX{\displaystyle X}และy{\displaystyle y}เป็นองค์ประกอบหนึ่งของวาย{\displaystyle Y}[ 2 ] มันเข้ารหัสแนวคิดทั่วไปของความ สัมพันธ์ : องค์ประกอบx{\displaystyle x}เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบy{\displaystyle y}ก็ต่อเมื่อคู่ ดังกล่าว(x,y){\displaystyle (x,y)}เป็นส่วนหนึ่งของเซตของคู่ลำดับที่กำหนดความสัมพันธ์ทวิภาค

ตัวอย่างหนึ่งของความสัมพันธ์ทวิภาคคือความสัมพันธ์ " หารลงตัว " บนเซตของจำนวนเฉพาะพี{\displaystyle \mathbb {P} }และเซตของจำนวนเต็ม{\displaystyle \mathbb {Z} }ซึ่งแต่ละจำนวนเฉพาะพี{\displaystyle p}เกี่ยวข้องกับจำนวนเต็มแต่ละตัวz{\displaystyle z}นั่นคือผลคูณของพี{\displaystyle p}แต่ไม่ใช่จำนวนเต็มที่ไม่ใช่พหุคูณของพี{\displaystyle p}ในความสัมพันธ์นี้ ตัวอย่างเช่น จำนวนเฉพาะ2{\displaystyle 2}เกี่ยวข้องกับตัวเลข เช่น4{\displaystyle -4},0{\displaystyle 0},6{\displaystyle 6},10{\displaystyle 10}แต่ไม่ใช่เพื่อ1{\displaystyle 1}หรือ9{\displaystyle 9}เช่นเดียวกับจำนวนเฉพาะ3{\displaystyle 3}เกี่ยวข้องกับ0{\displaystyle 0},6{\displaystyle 6}, และ9{\displaystyle 9}แต่ไม่ใช่เพื่อ4{\displaystyle 4}หรือ13{\displaystyle 13}.

ความสัมพันธ์ทวิภาคเรียกว่าความสัมพันธ์เอกพันธุ์เมื่อX=วาย{\displaystyle X=Y}ความสัมพันธ์ทวิภาคยังเรียกว่าความสัมพันธ์ต่างชนิดกันเมื่อไม่จำเป็นว่าX=วาย{\displaystyle X=Y}.

ความสัมพันธ์ทวิภาค โดยเฉพาะความสัมพันธ์เอกพันธุ์ ถูกนำมาใช้ในสาขาคณิตศาสตร์หลายแขนงเพื่อสร้างแบบจำลองแนวคิดที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

ฟังก์ชันอาจถูกกำหนดให้เป็นความสัมพันธ์แบบไบนารีที่ตรงตามข้อจำกัดเพิ่มเติม[ 3 ] ความสัมพันธ์ แบบไบนารียังถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ด้วย

ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}สามารถระบุได้ด้วยองค์ประกอบหนึ่งในเซตกำลังของผลคูณคาร์ทีเซียนX×วาย.{\displaystyle X\times Y.}เนื่องจากพาวเวอร์เซตเป็นแลตทิซสำหรับการรวมเซต ({\displaystyle \subseteq }ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถจัดการได้โดยใช้การดำเนินการทางเซต ( การรวมการตัดกันและการเติมเต็ม ) และพีชคณิตของเซต

ในระบบทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์ บางระบบ ความสัมพันธ์จะถูกขยายไปยังคลาสซึ่งเป็นการวางนัยทั่วไปของเซต การขยายนี้จำเป็นสำหรับการสร้างแบบจำลองแนวคิด "เป็นสมาชิกของ" หรือ "เป็นเซตย่อยของ" ในทฤษฎีเซต โดยไม่ก่อให้เกิดความไม่สอดคล้องกันทางตรรกะ เช่นปรากฏการณ์ขัดแย้งของรัสเซลล์

ความสัมพันธ์ทวิภาคเป็นกรณีพิเศษที่มีการศึกษามากที่สุดn=2{\displaystyle n=2}ของn{\displaystyle n}ความสัมพันธ์แบบ -aryเหนือเซตX1,,Xn{\displaystyle X_{1},\dots ,X_{n}}ซึ่งเป็นเซตย่อยของผลคูณคาร์ทีเซียนX1××Xn.{\displaystyle X_{1}\times \cdots \times X_{n}.}[ 2 ]

คำนิยาม

เซตที่กำหนดX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}ผลคาร์ทีเซียนX×วาย{\displaystyle X\times Y}ถูกกำหนดให้เป็น{(x,y)xX และ yวาย},{\displaystyle \{(x,y)\mid x\in X{\text{ และ }}y\in Y\},}และองค์ประกอบของมันเรียกว่าคู่ลำดับ

ความสัมพันธ์ แบบไบนารีอาร์{\displaystyle R}เกินจำนวนเซ็ตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}เป็นส่วนย่อยของX×วาย.{\displaystyle X\times Y.}[ 2 ] [ 4 ]ชุดX{\displaystyle X}เรียกว่าโดเมน[ 2 ]หรือเซตของการเริ่มต้นของอาร์{\displaystyle R}และชุดนั้นวาย{\displaystyle Y}โดเมนร่วมหรือเซตของปลายทางของอาร์{\displaystyle R}เพื่อระบุตัวเลือกของเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}นักเขียนบางคนนิยามความสัมพันธ์หรือการจับ คู่แบบทวิภาค ว่าเป็นสามสิ่งที่มีลำดับ(X,วาย,จี){\displaystyle (X,Y,G)}, ที่ไหนจี{\displaystyle G}เป็นส่วนย่อยของX×วาย{\displaystyle X\times Y}เรียกว่ากราฟของความสัมพันธ์ทวิภาค ข้อความดังกล่าว(x,y)อาร์{\displaystyle (x,y)\in R}อ่านว่า "x{\displaystyle x}เป็นอาร์{\displaystyle R}-เกี่ยวข้องกับy{\displaystyle y}และแสดงด้วยxอาร์y{\displaystyle xRy}[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ a ] ​​ขอบเขตของคำจำกัดความหรือขอบเขตที่ใช้งานอยู่[ 2 ]ของอาร์{\displaystyle R}คือเซตของทั้งหมดx{\displaystyle x}โดยที่xอาร์y{\displaystyle xRy}อย่างน้อยหนึ่งy{\displaystyle y}โคโดเมนของคำจำกัดความโคโดเมนที่ใช้งานอยู่[ 2 ]รูปภาพหรือช่วงของอาร์{\displaystyle R}คือเซตของทั้งหมดy{\displaystyle y}โดยที่xอาร์y{\displaystyle xRy}อย่างน้อยหนึ่งx{\displaystyle x}สาขาของอาร์{\displaystyle R}คือการรวมกันของโดเมนของคำจำกัดความและโคโดเมนของคำจำกัดความ[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

เมื่อไรX=วาย,{\displaystyle X=Y,}ความสัมพันธ์ทวิภาคเรียกว่าความสัมพันธ์เอกพันธุ์ (หรือความสัมพันธ์ภายใน ) เพื่อเน้นย้ำข้อเท็จจริงที่ว่าX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}อนุญาตให้แตกต่างกันได้ ความสัมพันธ์แบบไบนารียังเรียกว่าความสัมพันธ์แบบเฮเทอโรจีนัส[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]คำนำหน้าheteroมาจากภาษากรีก ἕτερος ( heteros , "อื่น, อีกอย่าง, แตกต่าง")

ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าความสัมพันธ์แบบสี่เหลี่ยมผืนผ้า [ 14 ]ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่มีสมมาตรแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัสเหมือนความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันบนเซตที่เอ=บี.{\displaystyle A=B.}นักวิจัยได้แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการพัฒนาความสัมพันธ์แบบไบนารีที่นอกเหนือจากความสัมพันธ์แบบเอกพันธุ์ โดยเขียนว่า "...  ทฤษฎีรูปแบบหนึ่งได้พัฒนาขึ้นมาโดยถือว่าความสัมพันธ์ตั้งแต่เริ่มต้นเป็นแบบต่างเอกพันธุ์หรือแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้ากล่าวคือเป็นความสัมพันธ์ที่กรณีปกติคือความสัมพันธ์ระหว่างเซตที่แตกต่างกัน" [ 15 ]

คำว่าcorrespondence [ 16 ] dyadic relationและtwo-place relationเป็นคำพ้องความหมายของ binary relation แม้ว่าผู้เขียนบางคนจะใช้คำว่า "binary relation" สำหรับเซตย่อยใดๆ ของผลคูณคาร์ทีเซียน ก็ตามX×วาย{\displaystyle X\times Y}โดยไม่อ้างอิงถึงX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}และสงวนคำว่า "การสอดคล้องกัน" ไว้สำหรับความสัมพันธ์ทวิภาคีโดยอ้างอิงถึงX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}.

ในความสัมพันธ์แบบไบนารี ลำดับขององค์ประกอบมีความสำคัญ ถ้าxy{\displaystyle x\neq y}แล้วyอาร์x{\displaystyle yRx}อาจเป็นจริงหรือเท็จโดยไม่ขึ้นอยู่กับxอาร์y{\displaystyle xRy}. ตัวอย่างเช่น,3{\displaystyle 3}แบ่งแยก9{\displaystyle 9}, แต่9{\displaystyle 9}ไม่แบ่งแยก3{\displaystyle 3}.

การดำเนินงาน

สหภาพ

ถ้าอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}แล้วอาร์เอส={(x,y)xอาร์y หรือ xเอสy}{\displaystyle R\cup S=\{(x,y)\mid xRy{\text{ หรือ }}xSy\}}คือความสัมพันธ์แบบสหภาพของอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}.

องค์ประกอบเอกลักษณ์คือความสัมพันธ์ว่างเปล่า ซึ่งไม่มีx{\displaystyle x}เกี่ยวข้องกับสิ่งใดๆy{\displaystyle y}.

ตัวอย่างเช่น,{\displaystyle \leq }คือสหภาพของ<{\displaystyle <}และ={\displaystyle =}, และ{\displaystyle \geq }คือสหภาพของ>{\displaystyle >}และ={\displaystyle =}.

จุดตัด

ถ้าอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}แล้วอาร์เอส={(x,y)xอาร์y และ xเอสy}{\displaystyle R\cap S=\{(x,y)\mid xRy{\text{ และ }}xSy\}}คือความสัมพันธ์จุดตัดของอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}.

องค์ประกอบเอกลักษณ์คือความสัมพันธ์สากล ซึ่งทุกสิ่งมีอยู่ในนั้นx{\displaystyle x}เกี่ยวข้องกับทุกสิ่งy{\displaystyle y}.

ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ "หารด้วย 6 ลงตัว" คือจุดตัดของความสัมพันธ์ "หารด้วย 3 ลงตัว" และ "หารด้วย 2 ลงตัว"

องค์ประกอบ

ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}, และเอส{\displaystyle S}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตวาย{\displaystyle Y}และ{\displaystyle Z}แล้วเอสอาร์={(x,z) มีอยู่จริง yวาย โดยที่ xอาร์y และ yเอสz}{\displaystyle S\circ R=\{(x,z)\mid {\text{ มี }}y\in Y{\text{ ที่ }}xRy{\text{ และ }}ySz\}}(หรือเรียกอีกอย่างว่าอาร์;เอส{\displaystyle R;S}) คือความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบของอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}และ{\displaystyle Z}.

ถ้าX=วาย={\displaystyle X=Y=Z}องค์ประกอบเอกลักษณ์ที่เกี่ยวข้องกับการประกอบคือความสัมพันธ์เอกลักษณ์บนX{\displaystyle X}ซึ่งxX{\displaystyle x\in X}มีความสัมพันธ์เฉพาะกับตัวมันเองเท่านั้น

ลำดับของอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}ในสัญลักษณ์เอสอาร์{\displaystyle S\circ R}รูปแบบที่ใช้ในที่นี้สอดคล้องกับลำดับสัญลักษณ์มาตรฐานสำหรับการประกอบฟังก์ชันตัวอย่างเช่น การประกอบ (เป็นฟังก์ชันแม่ของ){\displaystyle \circ }(เป็นแม่ของ) ให้ผลลัพธ์เป็น (เป็นยายของ) ในขณะที่องค์ประกอบ (เป็นแม่ของ){\displaystyle \circ }(เป็นพ่อแม่ของ) จะได้ผลลัพธ์เป็น (เป็นปู่ย่าตายายฝ่ายแม่ของ) สำหรับกรณีหลังนี้ ถ้าx{\displaystyle x}เป็นผู้ปกครองของy{\displaystyle y}และy{\displaystyle y}เป็นแม่ของz{\displaystyle z}, แล้วx{\displaystyle x}เป็นปู่ย่าตายายฝ่ายแม่ของz{\displaystyle z}.

คอนเวิร์ส

ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}แล้วอาร์ที={(y,x)xอาร์y}{\displaystyle R^{\textsf {T}}=\{(y,x)\mid xRy\}}เป็นความสัมพันธ์ผกผัน [ 17 ]หรือเรียกอีกอย่างว่าความสัมพันธ์ผกผัน[ 18 ]ของอาร์{\displaystyle R}เกินวาย{\displaystyle Y}และX{\displaystyle X}.

ตัวอย่างเช่น,={\displaystyle =}เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับตัวมันเอง เช่นเดียวกับ{\displaystyle \neq }, และ<{\displaystyle <}และ>{\displaystyle >}เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกัน เช่นเดียวกับ{\displaystyle \leq }และ.{\displaystyle \geq .}ความสัมพันธ์ทวิภาคจะเท่ากับความสัมพันธ์ผกผันของมันก็ต่อเมื่อความสัมพันธ์นั้นเป็นความสัมพันธ์สมมาตร

คอมพลีเมนต์

ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}แล้วอาร์¯={(x,y)¬xอาร์y}{\displaystyle {\bar {R}}=\{(x,y)\mid \neg xRy\}}(หรือเรียกอีกอย่างว่า¬อาร์{\displaystyle \neg R}) คือความสัมพันธ์เสริมของอาร์{\displaystyle R}เกินX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}.

ตัวอย่างเช่น,={\displaystyle =}และ{\displaystyle \neq }ต่างเป็นส่วนเติมเต็มซึ่งกันและกัน เช่นเดียวกับ{\displaystyle \subseteq }และ{\displaystyle \not \subseteq },{\displaystyle \supseteq }และ{\displaystyle \not \supseteq },{\displaystyle \in }และ{\displaystyle \not \in }และสำหรับยอดสั่งซื้อทั้งหมดด้วยเช่นกัน<{\displaystyle <}และ{\displaystyle \geq }, และ>{\displaystyle >}และ{\displaystyle \leq }.

ส่วนเติมเต็มของความสัมพันธ์ผกผันอาร์ที{\displaystyle R^{\textsf {T}}}เป็นส่วนกลับของส่วนเติมเต็ม:อาร์ที¯=อาร์¯ที.{\displaystyle {\overline {R^{\mathsf {T}}}}={\bar {R}}^{\mathsf {T}}.}

ถ้าX=วาย,{\displaystyle X=Y,}ส่วนเติมเต็มมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

  • ถ้าความสัมพันธ์หนึ่งสมมาตร ความสัมพันธ์ส่วนเติมเต็มก็จะสมมาตรเช่นกัน
  • ความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับจะมีส่วนเติมเต็มเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สะท้อนกลับ และในทางกลับกัน
  • ส่วนเติมเต็มของลำดับอ่อนที่เข้มงวดคือลำดับก่อนสมบูรณ์ และในทางกลับกัน

ข้อจำกัด

ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์เอกพันธุ์ ทวิภาค บนเซตX{\displaystyle X}และเอส{\displaystyle S}เป็นส่วนย่อยของX{\displaystyle X}แล้วอาร์|เอส={(x,y)xอาร์y และ xเอส และ yเอส}{\displaystyle R_{\vert S}=\{(x,y)\mid xRy{\text{ and }}x\in S{\text{ and }}y\in S\}}คือความสัมพันธ์ข้อจำกัดของอาร์{\displaystyle R}ถึงเอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}.

ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}และถ้าเอส{\displaystyle S}เป็นส่วนย่อยของX{\displaystyle X}แล้วอาร์|เอส={(x,y)xอาร์y และ xเอส}{\displaystyle R_{\vert S}=\{(x,y)\mid xRy{\text{ and }}x\in S\}}คือความสัมพันธ์การจำกัดด้านซ้ายของอาร์{\displaystyle R}ถึงเอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}.

ถ้าความสัมพันธ์ใดเป็นความสัมพันธ์สะท้อนกลับ ความสัมพันธ์ไม่สะท้อนกลับความ สัมพันธ์ สมมาตรความสัมพันธ์ปฏิสมมาตรความสัมพันธ์อสมมาตรความสัมพันธ์ถ่ายทอด ความสัมพันธ์สมบูรณ์ความสัมพันธ์ไตรภาค ความสัมพันธ์ลำดับบางส่วนความ สัมพันธ์ ลำดับสมบูรณ์ความสัมพันธ์ลำดับอ่อนเข้มงวด ความสัมพันธ์ลำดับก่อนสมบูรณ์ (ลำดับอ่อน) หรือความสัมพันธ์สมมูล ความสัมพันธ์ ดังกล่าว ก็จะมีข้อจำกัดเช่นเดียวกันด้วย

อย่างไรก็ตาม การปิดแบบถ่ายทอดของการจำกัดนั้นเป็นเซตย่อยของการจำกัดของการปิดแบบถ่ายทอด กล่าวคือ โดยทั่วไปแล้วจะไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น การจำกัดความสัมพันธ์ "x{\displaystyle x}เป็นผู้ปกครองของy{\displaystyle y}"สำหรับเพศหญิง ก่อให้เกิดความสัมพันธ์"x{\displaystyle x}เป็นแม่ของผู้หญิงคนนั้นy{\displaystyle y}"; โครงสร้างกริยาที่ต้องการกรรมของประโยคนี้ไม่ได้เชื่อมโยงผู้หญิงกับยายของเธอ ในทางกลับกัน โครงสร้างกริยาที่ต้องการกรรมของประโยค "เป็นพ่อแม่ของ" คือ "เป็นบรรพบุรุษของ"; การจำกัดการใช้เฉพาะเพศหญิงทำให้ผู้หญิงเชื่อมโยงกับยายของเธอได้

นอกจากนี้ แนวคิดต่างๆ เกี่ยวกับความสมบูรณ์ (ซึ่งไม่ควรสับสนกับความเป็น "ทั้งหมด") ไม่ได้นำไปใช้กับข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น ในกรณีของจำนวนจริงคุณสมบัติของความสัมพันธ์{\displaystyle \leq }คือเซตย่อยที่ไม่ว่าง เปล่าทุกเซตเอสอาร์{\displaystyle S\subseteq \mathbb {R} }โดยมีขีดจำกัดบนในอาร์{\displaystyle \mathbb {R} }มีค่าขอบเขตบนต่ำสุด (เรียกอีกอย่างว่า supremum) ในอาร์.{\displaystyle \mathbb {R} .}อย่างไรก็ตาม สำหรับจำนวนตรรกยะ ค่าสูงสุดนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวนตรรกยะ ดังนั้นคุณสมบัติเดียวกันนี้จึงไม่เป็นจริงในข้อจำกัดของความสัมพันธ์ดังกล่าว{\displaystyle \leq }ไปยังจำนวนตรรกยะ

ความสัมพันธ์แบบไบนารีอาร์{\displaystyle R}เกินจำนวนเซ็ตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}กล่าวกันว่าบรรจุอยู่ในความสัมพันธ์เอส{\displaystyle S}เกินX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}, เขียนไว้อาร์เอส,{\displaystyle R\subseteq S,}ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นส่วนย่อยของเอส{\displaystyle S}นั่นคือสำหรับทุกคนxX{\displaystyle x\in X}และyวาย,{\displaystyle y\in Y,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}, แล้วxเอสy{\displaystyle xSy}. ถ้าอาร์{\displaystyle R}บรรจุอยู่ในเอส{\displaystyle S}และเอส{\displaystyle S}บรรจุอยู่ในอาร์{\displaystyle R}, แล้วอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เรียกว่าเท่ากันเขียนอาร์=เอส{\displaystyle R=S}. ถ้าอาร์{\displaystyle R}บรรจุอยู่ในเอส{\displaystyle S}แต่เอส{\displaystyle S}ไม่มีอยู่ในอาร์{\displaystyle R}, แล้วอาร์{\displaystyle R}กล่าวกันว่าเล็กกว่าเอส{\displaystyle S}, เขียนไว้อาร์เอส.{\displaystyle R\subsetneq S.}ตัวอย่างเช่น ในเรื่องของจำนวนตรรกยะความสัมพันธ์คือ>{\displaystyle >}เล็กกว่า{\displaystyle \geq }และเท่ากับองค์ประกอบ>>{\displaystyle >\circ >}.

การแสดงผลแบบเมทริกซ์

ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}สามารถแสดงได้ทางพีชคณิตโดยใช้เมทริกซ์เชิงตรรกะที่มีดัชนีโดยX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}โดยมีค่าอยู่ในเซมิริงบูลีน (การบวกสอดคล้องกับ OR และการคูณสอดคล้องกับ AND) ซึ่งการบวกเมทริกซ์สอดคล้องกับการรวมกันของความสัมพันธ์ และการคูณเมทริกซ์สอดคล้องกับการประกอบความสัมพันธ์ (ของความสัมพันธ์เหนือX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}และความสัมพันธ์เหนือวาย{\displaystyle Y}และ{\displaystyle Z}), [ 19 ]ผลคูณของ Hadamardสอดคล้องกับการตัดกันของความสัมพันธ์เมทริกซ์ศูนย์สอดคล้องกับความสัมพันธ์ว่าง และเมทริกซ์หนึ่งสอดคล้องกับความสัมพันธ์สากล ความสัมพันธ์เอกพันธุ์ (เมื่อX=วาย{\displaystyle X=Y}) สร้างเมทริกซ์เซมิริง (อันที่จริงคือเมทริกซ์เซมิแอลจีบราเหนือเซมิริงบูลีน) โดยที่เมทริกซ์เอกลักษณ์สอดคล้องกับความสัมพันธ์เอกลักษณ์[ 20 ]

ตัวอย่าง

ความสัมพันธ์ตัวอย่างที่ 2
เอ{\displaystyle A}
บี{\displaystyle B}
ลูกบอลรถตุ๊กตาถ้วย
จอห์น+
แมรี่+
ดาวศุกร์+
ความสัมพันธ์ตัวอย่างที่ 1
เอ{\displaystyle A}
บี{\displaystyle B}
ลูกบอลรถตุ๊กตาถ้วย
จอห์น+
แมรี่+
เอียน
ดาวศุกร์+
  1. ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าการเลือกโคโดเมนมีความสำคัญ สมมติว่ามีวัตถุสี่ชิ้นเอ={ลูกบอล, รถยนต์, ตุ๊กตา, ถ้วย}{\displaystyle A=\{{\text{ball, car, doll, cup}}\}}และสี่คนบี={จอห์น, แมรี่, เอียน, วีนัส}.{\displaystyle B=\{{\text{John, Mary, Ian, Venus}}\}.}ความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้เกี่ยวกับเอ{\displaystyle A}และบี{\displaystyle B}คือความสัมพันธ์ "เป็นเจ้าของโดย" ซึ่งกำหนดโดยอาร์={(บอล, จอห์น),(ตุ๊กตาแมรี่),(รถยนต์ วีนัส)}.{\displaystyle R=\{({\text{ball, John}}),({\text{doll, Mary}}),({\text{car, Venus}})\}.}กล่าวคือ จอห์นเป็นเจ้าของลูกบอล แมรี่เป็นเจ้าของตุ๊กตา และวีนัสเป็นเจ้าของรถยนต์ ไม่มีใครเป็นเจ้าของถ้วย และเอียนไม่ได้เป็นเจ้าของอะไรเลย ดูตัวอย่างแรกประกอบ ในฐานะที่เป็นเซตอาร์{\displaystyle R}ไม่เกี่ยวข้องกับเอียน และด้วยเหตุนี้อาร์{\displaystyle R}อาจถูกมองว่าเป็นส่วนย่อยของเอ×{จอห์น, แมรี่, วีนัส},{\displaystyle A\times \{{\text{John, Mary, Venus}}\},}เช่น ความสัมพันธ์เหนือเอ{\displaystyle A}และ{จอห์น, แมรี่, วีนัส};{\displaystyle \{{\text{John, Mary, Venus}}\};}ดูตัวอย่างที่สอง แต่ในตัวอย่างที่สองนั้นอาร์{\displaystyle R}ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการเป็นเจ้าของโดยเอียน ในขณะที่ความสัมพันธ์ตัวอย่างที่สองเป็นการส่งแบบทั่วถึง (ดูด้านล่าง ) แต่ความสัมพันธ์ตัวอย่างแรกไม่ใช่
    มหาสมุทรและทวีป (ไม่รวมเกาะ)
    มหาสมุทรเป็นพรมแดนของทวีป
    เอ็นเอเอสเอเอเอฟสหภาพยุโรปเช่นAUเอเอ
    อินเดีย0010111
    อาร์กติก1001100
    แอตแลนติก1111001
    แปซิฟิก1100111
  2. อนุญาตเอ={อินเดีย,อาร์กติก,แอตแลนติก,แปซิฟิก}{\displaystyle A=\{{\text{Indian}},{\text{Arctic}},{\text{Atlantic}},{\text{Pacific}}\}}มหาสมุทรทั่วโลก และบี={เอ็นเอ,เอสเอ,เอเอฟ,สหภาพยุโรป,เช่น,AU,เอเอ}{\displaystyle B=\{{\text{NA}},{\text{SA}},{\text{AF}},{\text{EU}},{\text{AS}},{\text{AU}},{\text{AA}}\}}ทวีปต่างๆให้เออาร์{\displaystyle aRb}เป็นตัวแทนของมหาสมุทรนั้นเอ{\displaystyle a}พรมแดนทวีป{\displaystyle b}ดังนั้นเมทริกซ์เชิงตรรกะสำหรับความสัมพันธ์นี้คือ:
    อาร์=(0010111100110011110011100111).{\displaystyle R={\begin{pmatrix}0&0&1&0&1&1&1\\1&0&0&1&1&0&0\\1&1&1&1&0&0&1\\1&1&0&0&1&1&1\end{pmatrix}}.}
    ความเชื่อมโยงของโลกสามารถมองเห็นได้ผ่านทาง...อาร์อาร์ที{\displaystyle RR^{\mathsf {T}}}และอาร์ทีอาร์{\displaystyle R^{\mathsf {T}}R}โดยที่อันแรกเป็น4×4{\displaystyle 4\times 4}ความสัมพันธ์บนเอ{\displaystyle A}ซึ่งเป็นความสัมพันธ์สากล (เอ×เอ{\displaystyle A\times A}หรือเมทริกซ์เชิงตรรกะที่มีค่าเป็นหนึ่งทั้งหมด) ความสัมพันธ์สากลนี้สะท้อนให้เห็นว่ามหาสมุทรแต่ละแห่งถูกแยกออกจากกันด้วยทวีปอย่างมากที่สุดเพียงหนึ่งทวีป ในทางกลับกันอาร์ทีอาร์{\displaystyle R^{\mathsf {T}}R}เป็นความสัมพันธ์บนบี×บี{\displaystyle B\times B}ซึ่งไม่สามารถใช้ได้กับทุกพื้นที่ เพราะอย่างน้อยต้องข้ามมหาสมุทรสองแห่งเพื่อเดินทางจากยุโรปไปยังออสเตรเลีย
  3. การแสดงภาพความสัมพันธ์อาศัยทฤษฎีกราฟ : สำหรับความสัมพันธ์บนเซต (ความสัมพันธ์เอกพันธุ์) กราฟแบบมีทิศทางจะแสดงความสัมพันธ์ และกราฟแบบสมมาตรจะแสดงความสัมพันธ์แบบสมมาตรสำหรับความสัมพันธ์ต่างพันธุ์ไฮเปอร์กราฟจะมีขอบที่อาจมีโหนดมากกว่าสองโหนด และสามารถแสดงได้ด้วยกราฟสองส่วนเช่นเดียวกับที่คลิกเป็นส่วนสำคัญของความสัมพันธ์บนเซตไบคลิกก็ใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ต่างพันธุ์เช่นกัน ที่จริงแล้ว ไบคลิกเป็น "แนวคิด" ที่สร้างแลตทิซที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์
    ต่างๆที{\displaystyle t}แกนต่างๆ แสดงถึงเวลาสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเคลื่อนที่ โดยแกนที่สอดคล้องกันจะแสดงถึงเวลาx{\displaystyle x}แกนเหล่านี้คือเส้นแห่งความพร้อมกันของพวกมัน
  4. ความตั้งฉากแบบไฮเปอร์โบลิก : เวลาและพื้นที่เป็นหมวดหมู่ที่แตกต่างกัน และคุณสมบัติเชิงเวลาแยกออกจากคุณสมบัติเชิงพื้นที่ แนวคิดเรื่องเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันนั้นง่ายในพื้นที่และเวลาสัมบูรณ์เนื่องจากในแต่ละช่วงเวลาที{\displaystyle t}กำหนดระนาบ พร้อมกัน ในจักรวาลวิทยานั้นเฮอร์มันน์ มินคอฟสกีเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นเมื่อเขาอธิบายแนวคิดเรื่องความพร้อมกันสัมพัทธ์ซึ่งมีอยู่เมื่อเหตุการณ์เชิงพื้นที่ "ตั้งฉาก" กับเวลาที่กำหนดโดยความเร็ว เขาใช้ผลคูณภายในที่ไม่แน่นอน และระบุว่าเวกเตอร์เวลาตั้งฉากกับเวกเตอร์พื้นที่เมื่อผลคูณนั้นเป็นศูนย์ ผลคูณภายในที่ไม่แน่นอนในพีชคณิตการประกอบกำหนดโดย
    x,z=xz¯+x¯z{\displaystyle \langle x,z\rangle =x{\bar {z}}+{\bar {x}}z\;}โดยที่เครื่องหมายขีดบนหมายถึงการผันคำกริยา
    ความตั้งฉากไฮเปอร์โบลิก (ดังที่พบในจำนวนเชิงซ้อนแบบแยกส่วน ) เป็นความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน[ 21 ]
  5. รูปทรงเรขาคณิตสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นความสัมพันธ์ระหว่างจุดและเส้นของมัน ความสัมพันธ์นี้แสดงออกมาในรูปของความตกกระทบ ระนาบ เชิงฉายและเชิงแอฟฟินทั้งแบบจำกัดและอนันต์ก็รวมอยู่ในนี้ด้วยยาคอบ สไตเนอร์เป็นผู้บุกเบิกการจัดหมวดหมู่รูปทรงเรขาคณิตด้วยระบบสไตเนอร์เอส(ที,เค,n){\displaystyle \operatorname {S} (t,k,n)}ซึ่งมีเซตที่มีสมาชิก n ตัวเอส{\displaystyle \operatorname {S} }และเซตย่อยที่มี k องค์ประกอบ เรียกว่าบล็อกโดยที่เซตย่อยที่มีที{\displaystyle t}องค์ประกอบต่างๆ อยู่ในบล็อกเพียงบล็อกเดียวโครงสร้างเหตุการณ์ เหล่านี้ ได้รับการสรุปเป็นแบบทั่วไปด้วยการออกแบบบล็อกเมทริกซ์เหตุการณ์ที่ใช้ในบริบททางเรขาคณิตเหล่านี้สอดคล้องกับเมทริกซ์ตรรกะที่ใช้โดยทั่วไปกับความสัมพันธ์แบบไบนารี
    โครงสร้างเหตุการณ์คือสามสิ่งดี=(วี,บี,ฉัน){\displaystyle \mathbf {D} =(V,\mathbf {B} ,I)}ที่ไหนวี{\displaystyle V}และบี{\displaystyle \mathbf {B} }เป็นเซตสองเซตใดๆ ที่ไม่ซ้ำกัน และฉัน{\displaystyle I}เป็นความสัมพันธ์แบบไบนารีระหว่างวี{\displaystyle V}และบี{\displaystyle \mathbf {B} }, เช่นฉันวี×บี.{\displaystyle I\subseteq V\times \mathbf {B} .}องค์ประกอบของวี{\displaystyle V}จะถูกเรียกว่าคะแนนซึ่งเป็นคะแนนของบี{\displaystyle \mathbf {B} }บล็อกและบล็อกของฉัน{\displaystyle I}ธง [ 22 ]

ประเภทของความสัมพันธ์ทวิภาค

ตัวอย่างความสัมพันธ์ทวิภาคสี่ประเภทบนจำนวนจริงได้แก่ หนึ่งต่อหนึ่ง (สีเขียว), หนึ่งต่อหลาย (สีน้ำเงิน), หลายต่อหนึ่ง (สีแดง), หลายต่อหลาย (สีดำ)

ความสัมพันธ์ทวิภาคที่สำคัญบางประเภทอาร์{\displaystyle R}เกินจำนวนเซ็ตX{\displaystyle X}และวาย{\displaystyle Y}มีรายชื่อดังต่อไปนี้

คุณสมบัติเฉพาะตัว:

  • การฉีด[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าเอกลักษณ์ซ้าย[ 24 ] ): สำหรับทุกx,yX{\displaystyle x,y\in X}และทั้งหมดzวาย,{\displaystyle z\in Y,}ถ้าxอาร์z{\displaystyle xRz}และyอาร์z{\displaystyle yRz}แล้วx=y{\displaystyle x=y}กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโคโดเมนจะมี องค์ประกอบ พรีอิมเมจอย่างมากที่สุดเพียงหนึ่งเดียวสำหรับความสัมพันธ์ดังกล่าววาย{\displaystyle Y}เรียกว่าคีย์หลักของอาร์{\displaystyle R}[ 2 ] ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวและสีน้ำเงินในแผนภาพเป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่ง แต่ความ สัมพันธ์สีแดงไม่ใช่ (เนื่องจากเชื่อมโยงทั้งสอง1{\displaystyle -1}และ1{\displaystyle 1}ถึง1{\displaystyle 1}) และสีดำ (เนื่องจากเกี่ยวข้องกับทั้งสองอย่าง)1{\displaystyle -1}และ1{\displaystyle 1}ถึง0{\displaystyle 0})
  • ฟังก์ชัน[ 23 ] [ 25 ] [ 26 ] (เรียกอีกอย่างว่าเอกลักษณ์ทางขวา[ 24 ]หรือเอกลักษณ์เดียว[ 27 ] ): สำหรับทุกxX{\displaystyle x\in X}และทั้งหมดy,zวาย,{\displaystyle y,z\in Y,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}และxอาร์z{\displaystyle xRz}แล้วy=z{\displaystyle y=z}กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ องค์ประกอบทุกตัวของโดเมนจะมี องค์ประกอบ รูปภาพได้มากที่สุดหนึ่งตัว ความสัมพันธ์แบบไบนารีดังกล่าวเรียกว่าฟังก์ชันบางส่วนหรือ การแม ปบางส่วน[ 28 ]สำหรับความสัมพันธ์ดังกล่าว{X}{\displaystyle \{X\}}เรียกว่าคีย์หลักของอาร์{\displaystyle R}[ 2 ] ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์แบบไบนารีสีแดงและสี เขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชัน แต่สีน้ำเงินไม่ใช่ (เนื่องจากเกี่ยวข้องกับ1{\displaystyle 1}ทั้งสอง1{\displaystyle 1}และ1{\displaystyle -1}) และไม่ใช่สีดำ (ในส่วนที่เกี่ยวข้อง)0{\displaystyle 0}ทั้งสอง1{\displaystyle -1}และ1{\displaystyle 1})
  • ความสัมพันธ์ แบบหนึ่งต่อหนึ่ง : เป็นความสัมพันธ์แบบฉีด (injective) และแบบฟังก์ชัน (functional) ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง แต่ความสัมพันธ์สีแดง สีน้ำเงิน และสีดำไม่ใช่
  • หนึ่งต่อหลาย : ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง (injective) ไม่ใช่ฟังก์ชัน (functional) ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีน้ำเงินในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหลาย แต่ความสัมพันธ์สีแดง สีเขียว และสีดำไม่ใช่
  • ความสัมพันธ์ แบบหลายต่อหนึ่ง (Many-to-one) : เป็นความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชัน ไม่ใช่ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง (Injective) ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีแดงในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบหลายต่อหนึ่ง แต่ความสัมพันธ์สีเขียว สีฟ้า และสีดำไม่ใช่
  • ความสัมพันธ์ แบบหลายต่อหลาย (Many-to-many) : ไม่ใช่ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง (injective) หรือแบบฟังก์ชัน (functional) ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีดำในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบหลายต่อหลาย แต่ความสัมพันธ์สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินไม่ใช่

คุณสมบัติโดยรวม (สามารถกำหนดได้เฉพาะเมื่อโดเมน)X{\displaystyle X}และโคโดเมนวาย{\displaystyle Y}(ระบุไว้แล้ว):

  • ผลรวม[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าผลรวมด้านซ้าย[ 24 ] ): สำหรับทั้งหมดxX{\displaystyle x\in X}มีอยู่yวาย{\displaystyle y\in Y}โดยที่xอาร์y{\displaystyle xRy}กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโดเมนมี องค์ประกอบรูปภาพ อย่างน้อยหนึ่งรายการ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ โดเมนของคำจำกัดความของอาร์{\displaystyle R}เท่ากับX{\displaystyle X}คุณสมบัตินี้แตกต่างจากคำจำกัดความของการเชื่อมต่อ (หรือที่บางผู้เขียน เรียกว่า สมบูรณ์ ) ในหัวข้อคุณสมบัติ ความสัมพันธ์ทวิภาคดังกล่าวเรียกว่าฟังก์ชันหลายค่าตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีแดงและสีเขียวในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์ แต่ความสัมพันธ์สีน้ำเงินไม่ใช่ (เนื่องจากไม่มีความสัมพันธ์)1{\displaystyle -1}(เทียบกับจำนวนจริงใดๆ) และสีดำ (เพราะมันไม่เกี่ยวข้อง)2{\displaystyle 2}(สำหรับจำนวนจริงใดๆ) ตัวอย่างเช่นอีกตัวอย่างหนึ่ง>{\displaystyle >}เป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์บนจำนวนเต็มแต่ไม่ใช่ความสัมพันธ์สมบูรณ์บนจำนวนเต็มบวก เพราะไม่มีy{\displaystyle y}ในจำนวนเต็มบวกที่1>y{\displaystyle 1>y}[ 29 ]อย่างไรก็ตาม<{\displaystyle <}เป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์เหนือจำนวนเต็มบวก จำนวนตรรกยะ และจำนวนจริง ความสัมพันธ์สะท้อนกลับทุกอย่างเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์: สำหรับค่าที่กำหนดx{\displaystyle x}, เลือกy=x{\displaystyle y=x}.
  • ฟังก์ชันทั่วถึง[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันรวมทางขวา[ 24 ] ): สำหรับทุกyวาย{\displaystyle y\in Y}มีอยู่จริงxX{\displaystyle x\in X}โดยที่xอาร์y{\displaystyle xRy}กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโคโดเมนมี องค์ประกอบพรีอิมเมจ อย่างน้อยหนึ่งตัว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ โคโดเมนของนิยามของอาร์{\displaystyle R}เท่ากับวาย{\displaystyle Y}ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวและสีน้ำเงินในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบทั่วถึง แต่ความสัมพันธ์สีแดงไม่ใช่ (เนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงจำนวนจริงใดๆ กับ)1{\displaystyle -1}) และสีดำ (เนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงจำนวนจริงใดๆ กับ)2{\displaystyle 2})

คุณสมบัติความเป็นเอกลักษณ์และความสมบูรณ์ (สามารถกำหนดได้เฉพาะเมื่อโดเมน)X{\displaystyle X}และโคโดเมนวาย{\displaystyle Y}(ระบุไว้แล้ว):

  • ฟังก์ชัน(เรียกอีกอย่างว่าการแมป[ 24 ] ): ความสัมพันธ์แบบไบนารีที่เป็นฟังก์ชันและสมบูรณ์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโดเมนมี องค์ประกอบภาพ เพียงหนึ่งเดียว ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์แบบไบนารีสีแดงและสีเขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชัน แต่ความสัมพันธ์แบบไบนารีสีน้ำเงินและสีดำไม่ใช่
    • ฟังก์ชันหนึ่ง ต่อหนึ่ง ( Injection function) คือฟังก์ชันที่มีคุณสมบัติเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์สีเขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง แต่ความสัมพันธ์สีแดงไม่ใช่ และความสัมพันธ์สีดำและสีน้ำเงินนั้นไม่ใช่ฟังก์ชันด้วยซ้ำ
    • ฟังก์ชันทั่วถึง (Surjection) : ฟังก์ชันที่เป็นฟังก์ชันส่งทั่วถึง ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์สีเขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชันส่งทั่วถึง แต่ความสัมพันธ์สีแดงไม่ใช่
    • ฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง (Bijection) : ฟังก์ชันที่เป็นทั้งฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งและฟังก์ชันทั่วถึง กล่าวคือ ทุกองค์ประกอบในโดเมนจะมี องค์ประกอบภาพ เพียงหนึ่งเดียว และทุกองค์ประกอบในโคโดเมนจะมี องค์ประกอบต้นแบบ เพียงหนึ่งเดียว ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง แต่ความสัมพันธ์สีแดงไม่ใช่

หากอนุญาตให้มีความสัมพันธ์ผ่านคลาสที่เหมาะสม:

  • เซต (เรียกอีกอย่างว่าโลคัล ): สำหรับทุกxX{\displaystyle x\in X}ชั้นเรียนของทั้งหมดyวาย{\displaystyle y\in Y}โดยที่yอาร์x{\displaystyle yRx}, เช่น{yวาย,yอาร์x}{\displaystyle \{y\in Y,yRx\}}เป็นเซต ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์{\displaystyle \in }เป็นแบบเซต และความสัมพันธ์ทุกอย่างบนเซตสองเซตเป็นแบบเซต[ 30 ]การเรียงลำดับปกติ < เหนือคลาสของจำนวนเชิงอันดับเป็นความสัมพันธ์แบบเซต ในขณะที่ผกผัน > ไม่ใช่

เซตกับคลาส

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์บางอย่าง เช่น "เท่ากับ" "เซตย่อยของ" และ "เป็นสมาชิกของ" ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคตามที่นิยามไว้ข้างต้น เพราะโดเมนและโคโดเมนของความสัมพันธ์เหล่านั้นไม่สามารถถือว่าเป็นเซตในระบบทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์ ทั่วไปได้ ตัวอย่างเช่น การจำลองแนวคิดทั่วไปของ "ความเท่าเทียม" ในฐานะความสัมพันธ์ทวิภาค={\displaystyle =}โดยถือว่าโดเมนและโคโดเมนเป็น "กลุ่มของเซตทั้งหมด" ซึ่งไม่ใช่เซตในทฤษฎีเซตทั่วไป

ในบริบททางคณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ การอ้างถึงความสัมพันธ์ของความเท่าเทียมกัน การเป็นสมาชิก และเซตย่อยนั้นไม่เป็นอันตราย เพราะสามารถเข้าใจได้โดยปริยายว่าจำกัดอยู่เฉพาะเซตบางเซตในบริบทนั้น วิธีแก้ปัญหาโดยทั่วไปคือการเลือกเซตที่มีขนาด "ใหญ่พอ"เอ{\displaystyle A}ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่น่าสนใจทั้งหมด และทำงานภายใต้ข้อจำกัด=เอ{\displaystyle =_{A}}แทนที่จะ={\displaystyle =}ในทำนองเดียวกัน ความสัมพันธ์แบบ "เซตย่อยของ" ก็เช่นกัน{\displaystyle \subseteq }จำเป็นต้องจำกัดให้มีโดเมนและโคโดเมนพี(เอ){\displaystyle P(A)}(เซตกำลังของเซตเฉพาะ)เอ{\displaystyle A}): ความสัมพันธ์ของเซตที่ได้สามารถแสดงได้ด้วยเอ.{\displaystyle \subseteq _{A}.}นอกจากนี้ ความสัมพันธ์ "สมาชิกของ" จำเป็นต้องจำกัดให้มีโดเมนเฉพาะเอ{\displaystyle A}และโคโดเมนพี(เอ){\displaystyle P(A)}เพื่อให้ได้ความสัมพันธ์แบบไบนารีเอ{\displaystyle \in _{A}}นั่นคือเซตเบอร์แทรนด์ รัสเซลล์ได้แสดงให้เห็นว่าโดยสมมติว่า{\displaystyle \in }การที่เซตหนึ่งๆ สามารถนิยามได้ครอบคลุมทุกเซตนั้น นำไปสู่ความขัดแย้งในทฤษฎีเซตแบบพื้นฐานดังที่เห็นได้จากปรากฏการณ์ขัดแย้งของรัสเซลล์

อีกวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการใช้ทฤษฎีเซตที่มีคลาสที่เหมาะสม เช่น ทฤษฎีเซต NBGหรือทฤษฎีเซต Morse–Kelleyและอนุญาตให้โดเมนและโคโดเมน (และกราฟ) เป็นคลาสที่เหมาะสมในทฤษฎีดังกล่าว ความเท่าเทียมกัน การเป็นสมาชิก และเซตย่อยเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคโดยไม่ต้องมีการอธิบายพิเศษ (จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในแนวคิดของสามสิ่งเรียงลำดับ)(X,วาย,จี){\displaystyle (X,Y,G)}เนื่องจากโดยปกติแล้วคลาสที่เหมาะสมไม่สามารถเป็นสมาชิกของทูเพิลที่เรียงลำดับได้ หรือแน่นอนว่าเราสามารถระบุความสัมพันธ์แบบไบนารีกับกราฟในบริบทนี้ได้) [ 31 ]ด้วยคำจำกัดความนี้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถกำหนดความสัมพันธ์แบบไบนารีเหนือเซตทุกเซตและเซตกำลังของมันได้

ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ความสัมพันธ์เอกพันธุ์เหนือเซตX{\displaystyle X}เป็นความสัมพันธ์แบบไบนารีเหนือX{\displaystyle X}และตัวมันเอง กล่าวคือ มันเป็นเซตย่อยของผลคูณคาร์ทีเซียนX×X.{\displaystyle X\times X.}[ 14 ] [ 32 ] [ 33 ]เรียกอีกอย่างว่าความสัมพันธ์ (ไบนารี) เหนือX{\displaystyle X}.

ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันอาร์{\displaystyle R}เหนือชุดหนึ่งX{\displaystyle X}อาจระบุได้ด้วยกราฟแบบง่ายที่มีทิศทางซึ่งอนุญาตให้มีวงวนโดยที่X{\displaystyle X}คือเซตของจุดยอดและอาร์{\displaystyle R}คือเซตของขอบ (มีขอบจากจุดยอด)x{\displaystyle x}ไปยังจุดยอดy{\displaystyle y}ก็ต่อเมื่อxอาร์y{\displaystyle xRy}เซตของความสัมพันธ์เอกพันธุ์ทั้งหมดบี(X){\displaystyle {\mathcal {B}}(X)}เหนือชุดหนึ่งX{\displaystyle X}คือชุดพลังงาน2X×X{\displaystyle 2^{X\times X}}ซึ่งเป็นพีชคณิตบูลีนที่เสริมด้วยการผกผันของการแมปความสัมพันธ์หนึ่งไปยังความสัมพันธ์ผกผัน ของมัน โดยพิจารณาการประกอบความสัมพันธ์เป็นการดำเนินการแบบไบนารีบนบี(X){\displaystyle {\mathcal {B}}(X)}มันก่อให้เกิด เซมิกรุป ที่มีการผกผัน

คุณสมบัติสำคัญบางประการของความสัมพันธ์แบบเอกพันธุ์อาร์{\displaystyle R}เหนือชุดหนึ่งX{\displaystyle X}อาจมีดังต่อไปนี้:

  • สะท้อนกลับ : สำหรับทุกคนxX,{\displaystyle x\in X,}xอาร์x{\displaystyle xRx}. ตัวอย่างเช่น,{\displaystyle \geq }เป็นความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับ แต่ > ไม่ใช่
  • ไม่สะท้อนกลับ : สำหรับทุกคนxX,{\displaystyle x\in X,}ไม่xอาร์x{\displaystyle xRx}. ตัวอย่างเช่น,>{\displaystyle >}เป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ แต่{\displaystyle \geq }ไม่ใช่
  • สมมาตร : สำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}แล้วyอาร์x{\displaystyle yRx}ตัวอย่างเช่น "เป็นญาติทางสายเลือดของ" เป็นความสัมพันธ์แบบสมมาตร
  • สมมาตรผกผัน : สำหรับทุกx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}และyอาร์x{\displaystyle yRx}แล้วx=y.{\displaystyle x=y.}ตัวอย่างเช่น,{\displaystyle \geq }เป็นความสัมพันธ์แบบปฏิสมมาตร[ 34 ]
  • ไม่สมมาตร : สำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}แล้วก็ไม่ใช่yอาร์x{\displaystyle yRx}ความสัมพันธ์จะเป็นอสมมาตรก็ต่อเมื่อเป็นทั้งปฏิสมมาตรและไม่สะท้อนกลับ[ 35 ]ตัวอย่างเช่น > เป็นความสัมพันธ์อสมมาตร แต่{\displaystyle \geq }ไม่ใช่
  • กริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมดx,y,zX,{\displaystyle x,y,z\in X,}ถ้าxอาร์y{\displaystyle xRy}และyอาร์z{\displaystyle yRz}แล้วxอาร์z{\displaystyle xRz}ความสัมพันธ์แบบถ่ายทอดจะเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สะท้อนกลับก็ต่อเมื่อเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สมมาตร[ 36 ]ตัวอย่างเช่น "เป็นบรรพบุรุษของ" เป็นความสัมพันธ์แบบถ่ายทอด ในขณะที่ "เป็นพ่อแม่ของ" ไม่ใช่
  • เชื่อมต่อ : สำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ถ้าxy{\displaystyle x\neq y}แล้วxอาร์y{\displaystyle xRy}หรือyอาร์x{\displaystyle yRx}.
  • เชื่อมโยงอย่างแน่นแฟ้น : สำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}xอาร์y{\displaystyle xRy}หรือyอาร์x{\displaystyle yRx}.
  • หนาแน่น : สำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ถ้าxอาร์y,{\displaystyle xRy,}แล้วก็บางส่วนzX{\displaystyle z\in X}มีอยู่เช่นนั้นxอาร์z{\displaystyle xRz}และzอาร์y{\displaystyle zRy}.

ลำดับบางส่วนเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตรแบบผกผัน และถ่ายทอดได้ลำดับบางส่วนที่เข้มงวดเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ ไม่สมมาตร และถ่ายทอดได้ลำดับทั้งหมดเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตรแบบผกผัน ถ่ายทอดได้ และเชื่อมโยงกัน[ 37 ]ลำดับทั้งหมดที่เข้มงวดเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ ไม่สมมาตร ถ่ายทอดได้ และเชื่อมโยงกันความสัมพันธ์สมมูลเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตร และถ่ายทอดได้ ตัวอย่างเช่น "x{\displaystyle x}แบ่งแยกy{\displaystyle y}" เป็นลำดับบางส่วน แต่ไม่ใช่ลำดับทั้งหมดของจำนวนธรรมชาติเอ็น,{\displaystyle \mathbb {N} ,}"x<y{\displaystyle x<y}"เป็นคำสั่งที่เข้มงวดโดยสิ้นเชิงเกี่ยวกับเอ็น,{\displaystyle \mathbb {N} ,}และ "x{\displaystyle x}ขนานกับy{\displaystyle y}" คือความสัมพันธ์สมมูลบนเซตของเส้นตรงทั้งหมดในระนาบยุคลิด

การดำเนินการทั้งหมดที่กำหนดไว้ในส่วน§  การดำเนินการยังใช้ได้กับความสัมพันธ์เอกพันธุ์ด้วย นอกจากนั้น ความสัมพันธ์เอกพันธุ์เหนือเซตX{\displaystyle X}อาจต้องดำเนินการปิดกิจการ เช่น:

การปิดแบบสะท้อนกลับ
ความสัมพันธ์สะท้อนที่เล็กที่สุดเหนือX{\displaystyle X}ประกอบด้วยอาร์{\displaystyle R},
การปิดแบบส่งผ่าน
ความสัมพันธ์การถ่ายทอดที่เล็กที่สุดเหนือX{\displaystyle X}ประกอบด้วยอาร์{\displaystyle R},
การปิดสมดุล
ความสัมพันธ์สมมูลที่เล็กที่สุดเหนือX{\displaystyle X}ประกอบด้วยอาร์{\displaystyle R}.

แคลคูลัสแห่งความสัมพันธ์

ความก้าวหน้าในตรรกศาสตร์เชิงพีชคณิตได้อำนวยความสะดวกในการใช้ความสัมพันธ์ทวิภาค แคลคูลัสของความสัมพันธ์รวมถึงพีชคณิตของเซตซึ่งขยายโดยการประกอบความสัมพันธ์และการใช้ความสัมพันธ์ผกผันการรวมเข้าด้วยกันอาร์เอส,{\displaystyle R\subseteq S,}หมายความว่าเออาร์{\displaystyle aRb}หมายความว่าเอเอส{\displaystyle aSb}เป็นการวางฉากใน โครงสร้างความสัมพันธ์ที่ ซับซ้อนแต่เนื่องจากพีคิว(พีคิว¯=)(พีคิว=พี),{\displaystyle P\subseteq Q\equiv (P\cap {\bar {Q}}=\varnothing )\equiv (P\cap Q=P),}สัญลักษณ์การรวมนั้นไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม การประกอบความสัมพันธ์และการจัดการตัวดำเนินการตามกฎของชโรเดอร์ทำให้เกิดแคลคูลัสที่สามารถทำงานในเซตกำลังได้เอ×บี.{\displaystyle A\times B.}

ตรงกันข้ามกับความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันการประกอบความสัมพันธ์ของการดำเนินการเป็นเพียงฟังก์ชันบางส่วน เท่านั้น ความจำเป็นในการจับคู่เป้าหมายกับแหล่งที่มาของความสัมพันธ์ที่ประกอบขึ้นได้นำไปสู่ข้อเสนอแนะว่าการศึกษาความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นบทหนึ่งของทฤษฎีหมวดหมู่เช่นเดียวกับในหมวดหมู่ของเซตยกเว้นว่ามอร์ฟิซึมของหมวดหมู่นี้คือความสัมพันธ์วัตถุของหมวดหมู่Relคือเซต และมอร์ฟิซึมความสัมพันธ์จะประกอบกันตามที่ต้องการในหมวดหมู่[ 38 ]

โครงข่ายแนวคิดที่เหนี่ยวนำ

ความสัมพันธ์แบบทวิภาคได้รับการอธิบายผ่านโครงข่ายแนวคิด ที่เหนี่ยวนำ : แนวคิดซีอาร์{\displaystyle C\subset R}มีคุณสมบัติสองประการดังนี้:

  • เมทริกซ์เชิงตรรกะของซี{\displaystyle C}คือผลคูณภายนอกของเวกเตอร์ตรรกะซีฉันเจ=คุณฉันวีเจ,คุณ,วี{\displaystyle C_{ij}=u_{i}v_{j},\quad u,v}เวกเตอร์เชิงตรรกะ
  • ซี{\displaystyle C}มีค่าสูงสุด และไม่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ภายนอกอื่นใด ดังนั้นซี{\displaystyle C}ถูกอธิบายว่าเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ไม่สามารถขยายได้

สำหรับความสัมพันธ์ที่กำหนดไว้อาร์X×วาย,{\displaystyle R\subseteq X\times Y,}ชุดของแนวคิดที่ขยายใหญ่ขึ้นด้วยการเชื่อมต่อและการบรรจบกัน ก่อให้เกิด "โครงข่ายแนวคิดแบบเหนี่ยวนำ" โดยมีการรวมเข้าด้วยกัน{\displaystyle \sqsubseteq }ทำการสั่งซื้อล่วงหน้า

ทฤษฎีบทการเติมเต็มของ MacNeille (1937) (ที่ว่าลำดับบางส่วนใดๆ ก็สามารถฝังอยู่ในแลตทิซที่สมบูรณ์ได้ ) ได้รับการอ้างถึงในบทความสำรวจปี 2013 เรื่อง "การแยกส่วนของความสัมพันธ์บนแลตทิซแนวคิด" [ 39 ]การแยกส่วนคือ

อาร์=เอฟอีจีที{\displaystyle R=fEg^{\textsf {T}}}, ที่ไหนเอฟ{\displaystyle f}และจี{\displaystyle g}ฟังก์ชันเหล่านี้เรียกว่าการแมปปิ้งหรือความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันแบบซ้ายทั้งหมด ในบริบทนี้ "แลตทิซแนวคิดที่เหนี่ยวนำ" นั้นมีโครงสร้างสมมาตรกับการเติมเต็มแบบตัดของลำดับบางส่วนอี{\displaystyle E}ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการแยกส่วนขั้นต่ำ(เอฟ,จี,อี){\displaystyle (f,g,E)}ของความสัมพันธ์อาร์{\displaystyle R}"

กรณีเฉพาะต่างๆ จะได้รับการพิจารณาในรายละเอียดด้านล่าง:อี{\displaystyle E}คำสั่งซื้อทั้งหมดสอดคล้องกับประเภทของเฟอร์เรอร์ และอี{\displaystyle E}เอกลักษณ์สอดคล้องกับฟังก์ชันคู่ ซึ่งเป็นการขยายความของความสัมพันธ์สมมูลบนเซต

ความสัมพันธ์อาจถูกจัดอันดับโดยอันดับ Scheinซึ่งนับจำนวนแนวคิดที่จำเป็นในการครอบคลุมความสัมพันธ์[ 40 ]การวิเคราะห์โครงสร้างของความสัมพันธ์กับแนวคิดเป็นแนวทางสำหรับ การ ทำเหมืองข้อมูล[ 41 ]

ความสัมพันธ์เฉพาะเจาะจง

  • ข้อเสนอ : ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์แบบทั่วถึงและอาร์ที{\displaystyle R^{\mathsf {T}}}คือเมทริกซ์สลับตำแหน่งนั่นเองฉันอาร์ทีอาร์{\displaystyle I\subseteq R^{\textsf {T}}R}ที่ไหนฉัน{\displaystyle I}คือ×{\displaystyle m\times m}ความสัมพันธ์เชิงอัตลักษณ์
  • ข้อเสนอ : ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นความสัมพันธ์แบบอนุกรมดังนั้นฉันอาร์อาร์ที{\displaystyle I\subseteq RR^{\textsf {T}}}ที่ไหนฉัน{\displaystyle I}คือn×n{\displaystyle n\times n}ความสัมพันธ์เชิงอัตลักษณ์

ไดฟังก์ชันนัล

แนวคิดของความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันคือการแบ่งวัตถุออกเป็นส่วนๆ โดยใช้คุณลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นการขยายแนวคิดของความสัมพันธ์สมมูลวิธีหนึ่งที่สามารถทำได้คือการใช้เซตคั่นกลาง={x,y,z,}{\displaystyle Z=\{x,y,z,\ldots \}}ของตัวชี้วัดความสัมพันธ์การแบ่งส่วนอาร์=เอฟจีที{\displaystyle R=FG^{\textsf {T}}}เป็นการประกอบกันของความสัมพันธ์โดยใช้ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันเอฟเอ× และ จีบี×.{\displaystyle F\subseteq A\times Z{\text{ and }}G\subseteq B\times Z.}ฌาคส์ ริเกต์เรียกความสัมพันธ์เหล่านี้ว่าความสัมพันธ์แบบสองหน้าที่เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวเอฟจีที{\displaystyle FG^{\mathsf {T}}}เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชัน ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าฟังก์ชันย่อย

ในปี พ.ศ. 2493 Riguet แสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์ดังกล่าวเป็นไปตามเงื่อนไขการรวม: [ 42 ]

อาร์อาร์ทีอาร์อาร์{\displaystyle RR^{\textsf {T}}R\subseteq R}

ในทฤษฎีออโตมาตาคำว่าความสัมพันธ์สี่เหลี่ยมผืนผ้ายังถูกใช้เพื่อแสดงถึงความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชัน คำศัพท์นี้ระลึกถึงข้อเท็จจริงที่ว่า เมื่อแสดงเป็นเมทริกซ์ตรรกะคอลัมน์และแถวของความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันสามารถจัดเรียงเป็นเมทริกซ์บล็อกที่มีบล็อกสี่เหลี่ยมผืนผ้าของเลขหนึ่งบนเส้นทแยงมุมหลัก (ไม่สมมาตร) [ 43 ]ในทางที่เป็นทางการมากขึ้น ความสัมพันธ์อาร์{\displaystyle R}บนX×วาย{\displaystyle X\times Y}จะเป็นฟังก์ชันสองฟังก์ชันก็ต่อเมื่อสามารถเขียนได้ในรูปผลรวมของผลคูณคาร์ทีเซียนเอฉัน×บีฉัน{\displaystyle A_{i}\times B_{i}}ที่ซึ่งเอฉัน{\displaystyle A_{i}}เป็นการแบ่งส่วนของเซตย่อยของX{\displaystyle X}และบีฉัน{\displaystyle B_{i}}ในทำนองเดียวกัน การแบ่งส่วนของเซตย่อยของวาย{\displaystyle Y}[ 44 ]

โดยใช้สัญลักษณ์{yxอาร์y}=xอาร์{\displaystyle \{y\mid xRy\}=xR}ความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันยังสามารถอธิบายได้ว่าเป็นความสัมพันธ์อีกแบบหนึ่งด้วยอาร์{\displaystyle R}โดยที่ไม่ว่าที่ใดก็ตามx1อาร์{\displaystyle x_{1}R}และx2อาร์{\displaystyle x_{2}R}ถ้าเซตทั้งสองมีส่วนที่ตัดกันที่ไม่ว่างเปล่า แสดงว่าเซตทั้งสองนี้ตรงกันอย่างเป็นทางการx1x2{\displaystyle x_{1}\cap x_{2}\neq \varnothing }หมายความว่าx1อาร์=x2อาร์.{\displaystyle x_{1}R=x_{2}R.}[ 45 ]

ในปี พ.ศ. 2540 นักวิจัยพบว่า "ประโยชน์ของการแยกส่วนไบนารีโดยอาศัยการพึ่งพาแบบสองฟังก์ชันใน การจัดการ ฐานข้อมูล " [ 46 ]นอกจากนี้ ความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันยังเป็นพื้นฐานในการศึกษาการจำลองแบบไบนารี[ 47 ]

ในบริบทของความสัมพันธ์ที่เป็นเอกพันธุ์ความสัมพันธ์สมมูลบางส่วนจะเป็นแบบสองฟังก์ชัน

ประเภทเฟอร์เรอร์

ลำดับที่เข้มงวดบนเซตคือความสัมพันธ์ที่เป็นเอกพันธุ์ที่เกิดขึ้นในทฤษฎีลำดับในปี พ.ศ. 2494 Jacques Riguetได้นำการเรียงลำดับของพาร์ติชันจำนวนเต็มที่เรียกว่าแผนภาพ Ferrers มาใช้ เพื่อขยายการเรียงลำดับไปสู่ความสัมพันธ์ไบนารีโดยทั่วไป[ 48 ]

เมทริกซ์เชิงตรรกะที่สอดคล้องกับความสัมพันธ์ทวิภาคทั่วไปจะมีแถวที่ลงท้ายด้วยลำดับของเลขหนึ่ง ดังนั้น จุดในแผนภาพของเฟอร์เรอร์จึงเปลี่ยนเป็นเลขหนึ่งและเรียงชิดขวาในเมทริกซ์

ประโยคพีชคณิตที่จำเป็นสำหรับความสัมพันธ์ประเภทเฟอร์เรอร์ R คือ อาร์อาร์¯ทีอาร์อาร์.{\displaystyle R{\bar {R}}^{\textsf {T}}R\subseteq R.}

หากความสัมพันธ์ใดความสัมพันธ์หนึ่งอาร์,อาร์¯,อาร์ที{\displaystyle R,{\bar {R}},R^{\textsf {T}}}ถ้าเป็นประเภท Ferrers แล้วทั้งหมดก็จะเป็นแบบนั้น [ 49 ]

ติดต่อ

สมมติบี{\displaystyle B}คือชุดพลังงานของเอ{\displaystyle A}เซตของเซตย่อย ทั้งหมด ของเอ{\displaystyle A}จากนั้นความสัมพันธ์จี{\displaystyle g}ความสัมพันธ์แบบสัมผัสจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีคุณสมบัติสามประการดังต่อไปนี้:

  1. สำหรับทุกคน xเอ,วาย={x} หมายความว่า xจีวาย.{\displaystyle {\text{for all }}x\in A,Y=\{x\}{\text{ implies }}xgY.}
  2. วาย และ xจีวาย หมายความว่า xจี.{\displaystyle Y\subseteq Z{\text{ and }}xgY{\text{ implies }}xgZ.}
  3. สำหรับทุกคน yวาย,yจี และ xจีวาย หมายความว่า xจี.{\displaystyle {\text{for all }}y\in Y,ygZ{\text{ and }}xgY{\text{ implies }}xgZ.}

ความสัมพันธ์ของการเป็นสมาชิกเซตϵ={\displaystyle \epsilon =}"เป็นองค์ประกอบของ" ตรงตามคุณสมบัติเหล่านี้ ดังนั้นϵ{\displaystyle \epsilon }เป็นความสัมพันธ์การติดต่อ แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์การติดต่อทั่วไปได้รับการแนะนำโดยGeorg Aumannในปี พ.ศ. 2513 [ 50 ] [ 51 ]

ในแง่ของแคลคูลัสของความสัมพันธ์ เงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับความสัมพันธ์แบบสัมผัส ได้แก่ ซีทีซี¯⊆ ∋ซี¯ซีซี¯¯ซี,{\displaystyle C^{\textsf {T}}{\bar {C}}\subseteq \ni {\bar {C}}\equiv C{\overline {\ni {\bar {C}}}}\subseteq C,} ที่ไหน{\displaystyle \ni }เป็นการผกผันของการเป็นสมาชิกเซต ({\displaystyle \in }). [ 52 ] : 280

สั่งซื้อล่วงหน้า R\R

ทุกความสัมพันธ์อาร์{\displaystyle R}สร้างคำสั่งซื้อล่วงหน้าอาร์อาร์{\displaystyle R\backslash R}ซึ่งเป็นส่วนที่เหลือทางซ้าย [ 53 ] ในแง่ของส่วนกลับและส่วนเติมเต็มอาร์อาร์อาร์ทีอาร์¯¯.{\displaystyle R\backslash R\equiv {\overline {R^{\textsf {T}}{\bar {R}}}}.}สร้างแนวทแยงของอาร์ทีอาร์¯{\displaystyle R^{\textsf {T}}{\bar {R}}}แถวที่สอดคล้องกันของอาร์ที{\displaystyle R^{\textsf {T}}}และคอลัมน์ของอาร์¯{\displaystyle {\bar {R}}}ค่าตรรกะจะเป็นค่าตรงข้ามกัน ดังนั้นแนวทแยงมุมจึงเป็นศูนย์ทั้งหมด จากนั้น

อาร์ทีอาร์¯ฉัน¯ฉันอาร์ทีอาร์¯¯=อาร์อาร์{\displaystyle R^{\textsf {T}}{\bar {R}}\subseteq {\bar {I}}\implies I\subseteq {\overline {R^{\textsf {T}}{\bar {R}}}}=R\backslash R}ดังนั้นอาร์อาร์{\displaystyle R\backslash R}เป็นความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับ

ในการแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติการถ่ายทอดจำเป็นต้องมีเงื่อนไขว่า(อาร์อาร์)(อาร์อาร์)อาร์อาร์.{\displaystyle (R\backslash R)(R\backslash R)\subseteq R\backslash R.}โปรดจำไว้ว่าX=อาร์อาร์{\displaystyle X=R\backslash R}เป็นความสัมพันธ์ที่ใหญ่ที่สุดเช่นนั้นอาร์Xอาร์.{\displaystyle RX\subseteq R.}แล้ว

อาร์(อาร์อาร์)อาร์{\displaystyle R(R\backslash R)\subseteq R}
อาร์(อาร์อาร์)(อาร์อาร์)อาร์{\displaystyle R(R\backslash R)(R\backslash R)\subseteq R}(ทำซ้ำ)
อาร์ทีอาร์¯(อาร์อาร์)(อาร์อาร์)¯{\displaystyle \equiv R^{\textsf {T}}{\bar {R}}\subseteq {\overline {(R\backslash R)(R\backslash R)}}}(กฎของชโรเดอร์)
(อาร์อาร์)(อาร์อาร์)อาร์ทีอาร์¯¯{\displaystyle \equiv (R\backslash R)(R\backslash R)\subseteq {\overline {R^{\textsf {T}}{\bar {R}}}}}(การเติมเต็ม)
(อาร์อาร์)(อาร์อาร์)อาร์อาร์.{\displaystyle \equiv (R\backslash R)(R\backslash R)\subseteq R\backslash R.}(คำนิยาม)

ความสัมพันธ์การรวมΩบนเซตกำลังของยู{\displaystyle U}สามารถหาได้ด้วยวิธีนี้จากความสัมพันธ์การเป็นสมาชิก{\displaystyle \in }บนเซตย่อยของยู{\displaystyle U}:

Ω=¯¯=∈.{\displaystyle \Omega ={\overline {\ni {\bar {\in }}}}=\in \backslash \in .}[ 52 ] : 283

ขอบของความสัมพันธ์

เมื่อกำหนดความสัมพันธ์แล้วอาร์{\displaystyle R}โดย ขอบเขตของมันคือความสัมพันธ์ย่อยที่กำหนดไว้ดังนี้ ขอบ(อาร์)=อาร์อาร์อาร์¯ทีอาร์¯.{\displaystyle \operatorname {fringe} (R)=R\cap {\overline {R{\bar {R}}^{\textsf {T}}R}}.}

เมื่อไรอาร์{\displaystyle R}ถ้าเป็นความสัมพันธ์เอกลักษณ์บางส่วน ความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชัน หรือความสัมพันธ์แบบบล็อกแนวทแยงมุมแล้วขอบ(อาร์)=อาร์{\displaystyle \operatorname {fringe} (R)=R}มิฉะนั้นขอบ{\displaystyle \operatorname {fringe} }ตัวดำเนินการจะเลือกความสัมพันธ์ย่อยของขอบเขตที่อธิบายไว้ในรูปของเมทริกซ์เชิงตรรกะ:ขอบ(อาร์){\displaystyle \operatorname {fringe} (R)}เส้นทแยงมุมด้านข้างคือ ถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็น ลำดับเชิงเส้นสามเหลี่ยมบนขวาหรือ ลำดับ ที่เข้มงวดขอบ(อาร์){\displaystyle \operatorname {fringe} (R)}ขอบบล็อกคือถ้าอาร์{\displaystyle R}เป็นแบบไม่สะท้อนกลับ (อาร์ฉัน¯{\displaystyle R\subseteq {\bar {I}}}หรือบล็อกรูปสามเหลี่ยมด้านบนขวาขอบ(อาร์){\displaystyle \operatorname {fringe} (R)}เป็นลำดับของสี่เหลี่ยมผืนผ้าขอบเขตเมื่ออาร์{\displaystyle R}เป็นประเภทเฟอร์เรอร์ส

ในทางกลับกันขอบ(อาร์)={\displaystyle \operatorname {fringe} (R)=\emptyset }เมื่อไรอาร์{\displaystyle R}เป็น ลำดับ ที่หนาแน่นเป็นเส้นตรง และเข้มงวด[ 52 ]

กองทางคณิตศาสตร์

กำหนดให้สองชุดเอ{\displaystyle A}และบี{\displaystyle B}ชุดความสัมพันธ์ทวิภาคระหว่างพวกมันบี(เอ,บี){\displaystyle {\mathcal {B}}(A,B)}สามารถติดตั้งการทำงานแบบไตรภาค ได้[เอ,,]=เอที{\displaystyle [a,b,c]=ab^{\textsf {T}}c}ที่ไหนที{\displaystyle b^{\mathsf {T}}}แสดงถึงความสัมพันธ์ผกผันของ{\displaystyle b}ในปี พ.ศ. 2496 Viktor Wagnerใช้คุณสมบัติของการดำเนินการไตรภาคนี้เพื่อกำหนดเซมิฮีปฮีป และฮีปทั่วไป[ 54 ] [ 55 ]ความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์ที่ไม่เหมือนกันและเหมือนกันได้รับการเน้นย้ำด้วยคำจำกัดความเหล่านี้:

งานของแวกเนอร์มีความสมมาตรที่น่าสนใจระหว่างฮีป เซมิฮีป และฮีปทั่วไป กับกลุ่ม เซมิกรุป และกลุ่มทั่วไป โดยพื้นฐานแล้ว เซมิฮีปประเภทต่างๆ จะปรากฏขึ้นทุกครั้งที่เราพิจารณาความสัมพันธ์ทวิภาค (และการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งบางส่วน) ระหว่างเซตต่างๆเอ{\displaystyle A}และบี{\displaystyle B}ในขณะที่เซมิกรุปประเภทต่างๆ ปรากฏขึ้นในกรณีที่เอ=บี{\displaystyle A=B}.

คริสโตเฟอร์ ฮอลลิงส์ "คณิตศาสตร์ข้ามม่านเหล็ก: ประวัติศาสตร์ของทฤษฎีพีชคณิตของเซมิกรุป" [ 56 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ผู้เขียนที่พิจารณาความสัมพันธ์แบบทวิภาคเฉพาะในกรณีพิเศษของn{\displaystyle n}ความสัมพันธ์แบบ -ary สำหรับค่าใดๆn{\displaystyle n}โดยปกติจะเขียนอาร์xy{\displaystyle Rxy}ในฐานะกรณีพิเศษของอาร์x1xn{\displaystyle Rx_{1}\dots x_{n}}( สัญกรณ์คำนำหน้า ) [ 8 ]

บรรณานุกรม

  • Schmidt, Gunther (2010). คณิตศาสตร์เชิงสัมพันธ์ . เบอร์ลิน: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 9780511778810.
  • Schmidt, Gunther ; Ströhlein, Thomas (2012). "บทที่ 3: ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเอกพันธ์" ความสัมพันธ์และกราฟ: คณิตศาสตร์เชิงดิสครีตสำหรับนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-642-77968-8.
  • Ernst Schröder (1895) Algebra der Logik, Band IIIผ่านทางเอกสารทางอินเทอร์เน็ต
  • Codd, Edgar Frank (1990). แบบจำลองเชิงสัมพันธ์สำหรับการจัดการฐานข้อมูล: เวอร์ชัน 2 (PDF) . บอสตัน: Addison-Wesley . ISBN 978-0201141924จัดเก็บในรูปแบบไฟล์ PDFจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 9 ตุลาคม 2022
  • เอ็นเดอร์ตัน, เฮอร์เบิร์ต (1977). องค์ประกอบของทฤษฎีเซต . บอสตัน: สำนักพิมพ์ Academic Press . ISBN 978-0-12-238440-0.
  • Kilp, Mati; Knauer, Ulrich; Mikhalev, Alexander (2000). Monoids, Acts and Categories: with Applications to Wreath Products and Graphs . Berlin: De Gruyter . ISBN 978-3-11-015248-7.
  • ฟาน กาสเตเรน, อันโตเน็ตต้า (1990) ว่าด้วยรูปทรงของข้อโต้แย้งทางคณิตศาสตร์ . เบอร์ลิน: สปริงเกอร์. ไอเอสบีเอ็น 9783540528494.
  • Peirce, Charles Sanders (1873). "คำอธิบายสัญกรณ์สำหรับตรรกะสัมพัทธ์ ซึ่งเป็นผลมาจากการขยายแนวคิดของแคลคูลัสตรรกะของ Boole" . Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences . 9 (2): 317– 178. Bibcode : 1873MAAAS...9..317P . doi : 10.2307/25058006 . hdl : 2027/hvd.32044019561034 . JSTOR 25058006 . สืบค้นเมื่อ2020-05-05 . 
  • Schmidt, Gunther (2010). คณิตศาสตร์เชิงสัมพันธ์ . เคมบริดจ์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ . ISBN 978-0-521-76268-7.

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

นิยามทั้งหมดล้วนต้องการ ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยปริยาย อาร์ {\displaystyle R} เป็น กริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมด เอ , ข , ค , {\displaystyle a,b,c,} ถ้า เอ อาร์..

คำนิยาม

เซตที่กำหนด X {\displaystyle X} และ วาย {\displaystyle Y} ผลคาร์ทีเซียน X × วาย {\displaystyle X\times Y} ถูกกำหนดให้เป็น { ( x , y ) ∣ x ∈ X และ y ∈ วาย } , {\displaystyle \{(x,y)\mid x\in X{\text{ และ }}y\in Y\},} และองค์ประกอบของมันเรียกว่า คู่ ลำดับ

สหภาพ

ถ้า อาร์ {\displaystyle R} และ เอส {\displaystyle S} เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซต X {\displaystyle X} และ วาย {\displaystyle Y} แล้ว อาร์ ∪ เอส = { ( x , y ) ∣ x อาร์ y หรือ x เอส y } {\displaystyle R\cup S=\{(x,y)\mid xRy{\text{ หรือ }}xSy\}} คือ...

จุดตัด

ถ้า อาร์ {\displaystyle R} และ เอส {\displaystyle S} เป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซต X {\displaystyle X} และ วาย {\displaystyle Y} แล้ว อาร์ ∩ เอส = { ( x , y ) ∣ x อาร์ y และ x เอส y } {\displaystyle R\cap S=\{(x,y)\mid xRy{\text{ และ }}xSy\}} คือ...