ความสัมพันธ์แบบไบนารี
| ความสัมพันธ์ทวิภาคแบบถ่ายทอด | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
นิยามทั้งหมดล้วนต้องการความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยปริยายเป็นกริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมดถ้าและแล้ว คำจำกัดความของคำศัพท์บางคำอาจต้องการคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ไม่ได้ระบุไว้ในตารางนี้ |

ในทางคณิตศาสตร์ความสัมพันธ์ทวิภาคจะเชื่อมโยงองค์ประกอบบางส่วนของเซต หนึ่ง ที่เรียกว่าโดเมนกับองค์ประกอบบางส่วนของเซตอื่น (อาจเป็นเซตเดียวกันก็ได้) ที่เรียกว่าโคโดเมน[ 1 ]กล่าวคือ ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและคือเซตของ คู่ลำดับ, ที่ไหนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของและเป็นองค์ประกอบหนึ่งของ[ 2 ] มันเข้ารหัสแนวคิดทั่วไปของความ สัมพันธ์ : องค์ประกอบเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบก็ต่อเมื่อคู่ ดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของเซตของคู่ลำดับที่กำหนดความสัมพันธ์ทวิภาค
ตัวอย่างหนึ่งของความสัมพันธ์ทวิภาคคือความสัมพันธ์ " หารลงตัว " บนเซตของจำนวนเฉพาะและเซตของจำนวนเต็มซึ่งแต่ละจำนวนเฉพาะเกี่ยวข้องกับจำนวนเต็มแต่ละตัวนั่นคือผลคูณของแต่ไม่ใช่จำนวนเต็มที่ไม่ใช่พหุคูณของในความสัมพันธ์นี้ ตัวอย่างเช่น จำนวนเฉพาะเกี่ยวข้องกับตัวเลข เช่น,,,แต่ไม่ใช่เพื่อหรือเช่นเดียวกับจำนวนเฉพาะเกี่ยวข้องกับ,, และแต่ไม่ใช่เพื่อหรือ.
ความสัมพันธ์ทวิภาคเรียกว่าความสัมพันธ์เอกพันธุ์เมื่อความสัมพันธ์ทวิภาคยังเรียกว่าความสัมพันธ์ต่างชนิดกันเมื่อไม่จำเป็นว่า.
ความสัมพันธ์ทวิภาค โดยเฉพาะความสัมพันธ์เอกพันธุ์ ถูกนำมาใช้ในสาขาคณิตศาสตร์หลายแขนงเพื่อสร้างแบบจำลองแนวคิดที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:
- ความสัมพันธ์ " มากกว่า " " เท่ากับ " และ "หารลงตัว" ในทางเลขคณิต
- ความสัมพันธ์ " สมมาตรกับ " ในเรขาคณิต
- ความสัมพันธ์ "อยู่ติดกัน" ในทฤษฎีกราฟ ;
- ความสัมพันธ์ " ตั้งฉากกับ" ในพีชคณิตเชิงเส้น
ฟังก์ชันอาจถูกกำหนดให้เป็นความสัมพันธ์แบบไบนารีที่ตรงตามข้อจำกัดเพิ่มเติม[ 3 ] ความสัมพันธ์ แบบไบนารียังถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ด้วย
ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและสามารถระบุได้ด้วยองค์ประกอบหนึ่งในเซตกำลังของผลคูณคาร์ทีเซียนเนื่องจากพาวเวอร์เซตเป็นแลตทิซสำหรับการรวมเซต (ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถจัดการได้โดยใช้การดำเนินการทางเซต ( การรวมการตัดกันและการเติมเต็ม ) และพีชคณิตของเซต
ในระบบทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์ บางระบบ ความสัมพันธ์จะถูกขยายไปยังคลาสซึ่งเป็นการวางนัยทั่วไปของเซต การขยายนี้จำเป็นสำหรับการสร้างแบบจำลองแนวคิด "เป็นสมาชิกของ" หรือ "เป็นเซตย่อยของ" ในทฤษฎีเซต โดยไม่ก่อให้เกิดความไม่สอดคล้องกันทางตรรกะ เช่นปรากฏการณ์ขัดแย้งของรัสเซลล์
ความสัมพันธ์ทวิภาคเป็นกรณีพิเศษที่มีการศึกษามากที่สุดของความสัมพันธ์แบบ -aryเหนือเซตซึ่งเป็นเซตย่อยของผลคูณคาร์ทีเซียน[ 2 ]
คำนิยาม
เซตที่กำหนดและผลคาร์ทีเซียนถูกกำหนดให้เป็นและองค์ประกอบของมันเรียกว่าคู่ลำดับ
ความสัมพันธ์ แบบไบนารีเกินจำนวนเซ็ตและเป็นส่วนย่อยของ[ 2 ] [ 4 ]ชุดเรียกว่าโดเมน[ 2 ]หรือเซตของการเริ่มต้นของและชุดนั้นโดเมนร่วมหรือเซตของปลายทางของเพื่อระบุตัวเลือกของเซตและนักเขียนบางคนนิยามความสัมพันธ์หรือการจับ คู่แบบทวิภาค ว่าเป็นสามสิ่งที่มีลำดับ, ที่ไหนเป็นส่วนย่อยของเรียกว่ากราฟของความสัมพันธ์ทวิภาค ข้อความดังกล่าวอ่านว่า "เป็น-เกี่ยวข้องกับและแสดงด้วย[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ a ] ขอบเขตของคำจำกัดความหรือขอบเขตที่ใช้งานอยู่[ 2 ]ของคือเซตของทั้งหมดโดยที่อย่างน้อยหนึ่งโคโดเมนของคำจำกัดความโคโดเมนที่ใช้งานอยู่[ 2 ]รูปภาพหรือช่วงของคือเซตของทั้งหมดโดยที่อย่างน้อยหนึ่งสาขาของคือการรวมกันของโดเมนของคำจำกัดความและโคโดเมนของคำจำกัดความ[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
เมื่อไรความสัมพันธ์ทวิภาคเรียกว่าความสัมพันธ์เอกพันธุ์ (หรือความสัมพันธ์ภายใน ) เพื่อเน้นย้ำข้อเท็จจริงที่ว่าและอนุญาตให้แตกต่างกันได้ ความสัมพันธ์แบบไบนารียังเรียกว่าความสัมพันธ์แบบเฮเทอโรจีนัส[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]คำนำหน้าheteroมาจากภาษากรีก ἕτερος ( heteros , "อื่น, อีกอย่าง, แตกต่าง")
ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าความสัมพันธ์แบบสี่เหลี่ยมผืนผ้า [ 14 ]ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่มีสมมาตรแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัสเหมือนความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันบนเซตที่นักวิจัยได้แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการพัฒนาความสัมพันธ์แบบไบนารีที่นอกเหนือจากความสัมพันธ์แบบเอกพันธุ์ โดยเขียนว่า "... ทฤษฎีรูปแบบหนึ่งได้พัฒนาขึ้นมาโดยถือว่าความสัมพันธ์ตั้งแต่เริ่มต้นเป็นแบบต่างเอกพันธุ์หรือแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้ากล่าวคือเป็นความสัมพันธ์ที่กรณีปกติคือความสัมพันธ์ระหว่างเซตที่แตกต่างกัน" [ 15 ]
คำว่าcorrespondence [ 16 ] dyadic relationและtwo-place relationเป็นคำพ้องความหมายของ binary relation แม้ว่าผู้เขียนบางคนจะใช้คำว่า "binary relation" สำหรับเซตย่อยใดๆ ของผลคูณคาร์ทีเซียน ก็ตามโดยไม่อ้างอิงถึงและและสงวนคำว่า "การสอดคล้องกัน" ไว้สำหรับความสัมพันธ์ทวิภาคีโดยอ้างอิงถึงและ.
ในความสัมพันธ์แบบไบนารี ลำดับขององค์ประกอบมีความสำคัญ ถ้าแล้วอาจเป็นจริงหรือเท็จโดยไม่ขึ้นอยู่กับ. ตัวอย่างเช่น,แบ่งแยก, แต่ไม่แบ่งแยก.
การดำเนินงาน
สหภาพ
ถ้าและเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและแล้วคือความสัมพันธ์แบบสหภาพของและเกินและ.
องค์ประกอบเอกลักษณ์คือความสัมพันธ์ว่างเปล่า ซึ่งไม่มีเกี่ยวข้องกับสิ่งใดๆ.
ตัวอย่างเช่น,คือสหภาพของและ, และคือสหภาพของและ.
จุดตัด
ถ้าและเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและแล้วคือความสัมพันธ์จุดตัดของและเกินและ.
องค์ประกอบเอกลักษณ์คือความสัมพันธ์สากล ซึ่งทุกสิ่งมีอยู่ในนั้นเกี่ยวข้องกับทุกสิ่ง.
ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ "หารด้วย 6 ลงตัว" คือจุดตัดของความสัมพันธ์ "หารด้วย 3 ลงตัว" และ "หารด้วย 2 ลงตัว"
องค์ประกอบ
ถ้าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและ, และเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและแล้ว(หรือเรียกอีกอย่างว่า) คือความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบของและเกินและ.
ถ้าองค์ประกอบเอกลักษณ์ที่เกี่ยวข้องกับการประกอบคือความสัมพันธ์เอกลักษณ์บนซึ่งมีความสัมพันธ์เฉพาะกับตัวมันเองเท่านั้น
ลำดับของและในสัญลักษณ์รูปแบบที่ใช้ในที่นี้สอดคล้องกับลำดับสัญลักษณ์มาตรฐานสำหรับการประกอบฟังก์ชันตัวอย่างเช่น การประกอบ (เป็นฟังก์ชันแม่ของ)(เป็นแม่ของ) ให้ผลลัพธ์เป็น (เป็นยายของ) ในขณะที่องค์ประกอบ (เป็นแม่ของ)(เป็นพ่อแม่ของ) จะได้ผลลัพธ์เป็น (เป็นปู่ย่าตายายฝ่ายแม่ของ) สำหรับกรณีหลังนี้ ถ้าเป็นผู้ปกครองของและเป็นแม่ของ, แล้วเป็นปู่ย่าตายายฝ่ายแม่ของ.
คอนเวิร์ส
ถ้าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและแล้วเป็นความสัมพันธ์ผกผัน [ 17 ]หรือเรียกอีกอย่างว่าความสัมพันธ์ผกผัน[ 18 ]ของเกินและ.
ตัวอย่างเช่น,เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับตัวมันเอง เช่นเดียวกับ, และและเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกัน เช่นเดียวกับและความสัมพันธ์ทวิภาคจะเท่ากับความสัมพันธ์ผกผันของมันก็ต่อเมื่อความสัมพันธ์นั้นเป็นความสัมพันธ์สมมาตร
คอมพลีเมนต์
ถ้าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและแล้ว(หรือเรียกอีกอย่างว่า) คือความสัมพันธ์เสริมของเกินและ.
ตัวอย่างเช่น,และต่างเป็นส่วนเติมเต็มซึ่งกันและกัน เช่นเดียวกับและ,และ,และและสำหรับยอดสั่งซื้อทั้งหมดด้วยเช่นกันและ, และและ.
ส่วนเติมเต็มของความสัมพันธ์ผกผันเป็นส่วนกลับของส่วนเติมเต็ม:
ถ้าส่วนเติมเต็มมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- ถ้าความสัมพันธ์หนึ่งสมมาตร ความสัมพันธ์ส่วนเติมเต็มก็จะสมมาตรเช่นกัน
- ความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับจะมีส่วนเติมเต็มเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สะท้อนกลับ และในทางกลับกัน
- ส่วนเติมเต็มของลำดับอ่อนที่เข้มงวดคือลำดับก่อนสมบูรณ์ และในทางกลับกัน
ข้อจำกัด
ถ้าเป็นความสัมพันธ์เอกพันธุ์ ทวิภาค บนเซตและเป็นส่วนย่อยของแล้วคือความสัมพันธ์ข้อจำกัดของถึงเกิน.
ถ้าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและและถ้าเป็นส่วนย่อยของแล้วคือความสัมพันธ์การจำกัดด้านซ้ายของถึงเกินและ.
ถ้าความสัมพันธ์ใดเป็นความสัมพันธ์สะท้อนกลับ ความสัมพันธ์ไม่สะท้อนกลับความ สัมพันธ์ สมมาตรความสัมพันธ์ปฏิสมมาตรความสัมพันธ์อสมมาตรความสัมพันธ์ถ่ายทอด ความสัมพันธ์สมบูรณ์ความสัมพันธ์ไตรภาค ความสัมพันธ์ลำดับบางส่วนความ สัมพันธ์ ลำดับสมบูรณ์ความสัมพันธ์ลำดับอ่อนเข้มงวด ความสัมพันธ์ลำดับก่อนสมบูรณ์ (ลำดับอ่อน) หรือความสัมพันธ์สมมูล ความสัมพันธ์ ดังกล่าว ก็จะมีข้อจำกัดเช่นเดียวกันด้วย
อย่างไรก็ตาม การปิดแบบถ่ายทอดของการจำกัดนั้นเป็นเซตย่อยของการจำกัดของการปิดแบบถ่ายทอด กล่าวคือ โดยทั่วไปแล้วจะไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น การจำกัดความสัมพันธ์ "เป็นผู้ปกครองของ"สำหรับเพศหญิง ก่อให้เกิดความสัมพันธ์"เป็นแม่ของผู้หญิงคนนั้น"; โครงสร้างกริยาที่ต้องการกรรมของประโยคนี้ไม่ได้เชื่อมโยงผู้หญิงกับยายของเธอ ในทางกลับกัน โครงสร้างกริยาที่ต้องการกรรมของประโยค "เป็นพ่อแม่ของ" คือ "เป็นบรรพบุรุษของ"; การจำกัดการใช้เฉพาะเพศหญิงทำให้ผู้หญิงเชื่อมโยงกับยายของเธอได้
นอกจากนี้ แนวคิดต่างๆ เกี่ยวกับความสมบูรณ์ (ซึ่งไม่ควรสับสนกับความเป็น "ทั้งหมด") ไม่ได้นำไปใช้กับข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น ในกรณีของจำนวนจริงคุณสมบัติของความสัมพันธ์คือเซตย่อยที่ไม่ว่าง เปล่าทุกเซตโดยมีขีดจำกัดบนในมีค่าขอบเขตบนต่ำสุด (เรียกอีกอย่างว่า supremum) ในอย่างไรก็ตาม สำหรับจำนวนตรรกยะ ค่าสูงสุดนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวนตรรกยะ ดังนั้นคุณสมบัติเดียวกันนี้จึงไม่เป็นจริงในข้อจำกัดของความสัมพันธ์ดังกล่าวไปยังจำนวนตรรกยะ
ความสัมพันธ์แบบไบนารีเกินจำนวนเซ็ตและกล่าวกันว่าบรรจุอยู่ในความสัมพันธ์เกินและ, เขียนไว้ถ้าเป็นส่วนย่อยของนั่นคือสำหรับทุกคนและถ้า, แล้ว. ถ้าบรรจุอยู่ในและบรรจุอยู่ใน, แล้วและเรียกว่าเท่ากันเขียน. ถ้าบรรจุอยู่ในแต่ไม่มีอยู่ใน, แล้วกล่าวกันว่าเล็กกว่า, เขียนไว้ตัวอย่างเช่น ในเรื่องของจำนวนตรรกยะความสัมพันธ์คือเล็กกว่าและเท่ากับองค์ประกอบ.
การแสดงผลแบบเมทริกซ์
ความสัมพันธ์ทวิภาคเหนือเซตและสามารถแสดงได้ทางพีชคณิตโดยใช้เมทริกซ์เชิงตรรกะที่มีดัชนีโดยและโดยมีค่าอยู่ในเซมิริงบูลีน (การบวกสอดคล้องกับ OR และการคูณสอดคล้องกับ AND) ซึ่งการบวกเมทริกซ์สอดคล้องกับการรวมกันของความสัมพันธ์ และการคูณเมทริกซ์สอดคล้องกับการประกอบความสัมพันธ์ (ของความสัมพันธ์เหนือและและความสัมพันธ์เหนือและ), [ 19 ]ผลคูณของ Hadamardสอดคล้องกับการตัดกันของความสัมพันธ์เมทริกซ์ศูนย์สอดคล้องกับความสัมพันธ์ว่าง และเมทริกซ์หนึ่งสอดคล้องกับความสัมพันธ์สากล ความสัมพันธ์เอกพันธุ์ (เมื่อ) สร้างเมทริกซ์เซมิริง (อันที่จริงคือเมทริกซ์เซมิแอลจีบราเหนือเซมิริงบูลีน) โดยที่เมทริกซ์เอกลักษณ์สอดคล้องกับความสัมพันธ์เอกลักษณ์[ 20 ]
ตัวอย่าง
| ลูกบอล | รถ | ตุ๊กตา | ถ้วย | |
|---|---|---|---|---|
| จอห์น | + | − | − | − |
| แมรี่ | − | − | + | − |
| ดาวศุกร์ | − | + | − | − |
| ลูกบอล | รถ | ตุ๊กตา | ถ้วย | |
|---|---|---|---|---|
| จอห์น | + | − | − | − |
| แมรี่ | − | − | + | − |
| เอียน | − | − | − | − |
| ดาวศุกร์ | − | + | − | − |
- ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าการเลือกโคโดเมนมีความสำคัญ สมมติว่ามีวัตถุสี่ชิ้นและสี่คนความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้เกี่ยวกับและคือความสัมพันธ์ "เป็นเจ้าของโดย" ซึ่งกำหนดโดยกล่าวคือ จอห์นเป็นเจ้าของลูกบอล แมรี่เป็นเจ้าของตุ๊กตา และวีนัสเป็นเจ้าของรถยนต์ ไม่มีใครเป็นเจ้าของถ้วย และเอียนไม่ได้เป็นเจ้าของอะไรเลย ดูตัวอย่างแรกประกอบ ในฐานะที่เป็นเซตไม่เกี่ยวข้องกับเอียน และด้วยเหตุนี้อาจถูกมองว่าเป็นส่วนย่อยของเช่น ความสัมพันธ์เหนือและดูตัวอย่างที่สอง แต่ในตัวอย่างที่สองนั้นไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการเป็นเจ้าของโดยเอียน ในขณะที่ความสัมพันธ์ตัวอย่างที่สองเป็นการส่งแบบทั่วถึง (ดูด้านล่าง ) แต่ความสัมพันธ์ตัวอย่างแรกไม่ใช่

มหาสมุทรและทวีป (ไม่รวมเกาะ) มหาสมุทรเป็นพรมแดนของทวีป เอ็นเอ เอสเอ เอเอฟ สหภาพยุโรป เช่น AU เอเอ อินเดีย 0 0 1 0 1 1 1 อาร์กติก 1 0 0 1 1 0 0 แอตแลนติก 1 1 1 1 0 0 1 แปซิฟิก 1 1 0 0 1 1 1 - อนุญาตมหาสมุทรทั่วโลก และทวีปต่างๆให้เป็นตัวแทนของมหาสมุทรนั้นพรมแดนทวีปดังนั้นเมทริกซ์เชิงตรรกะสำหรับความสัมพันธ์นี้คือ:
- การแสดงภาพความสัมพันธ์อาศัยทฤษฎีกราฟ : สำหรับความสัมพันธ์บนเซต (ความสัมพันธ์เอกพันธุ์) กราฟแบบมีทิศทางจะแสดงความสัมพันธ์ และกราฟแบบสมมาตรจะแสดงความสัมพันธ์แบบสมมาตรสำหรับความสัมพันธ์ต่างพันธุ์ไฮเปอร์กราฟจะมีขอบที่อาจมีโหนดมากกว่าสองโหนด และสามารถแสดงได้ด้วยกราฟสองส่วนเช่นเดียวกับที่คลิกเป็นส่วนสำคัญของความสัมพันธ์บนเซตไบคลิกก็ใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ต่างพันธุ์เช่นกัน ที่จริงแล้ว ไบคลิกเป็น "แนวคิด" ที่สร้างแลตทิซที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์

ต่างๆแกนต่างๆ แสดงถึงเวลาสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเคลื่อนที่ โดยแกนที่สอดคล้องกันจะแสดงถึงเวลาแกนเหล่านี้คือเส้นแห่งความพร้อมกันของพวกมัน - ความตั้งฉากแบบไฮเปอร์โบลิก : เวลาและพื้นที่เป็นหมวดหมู่ที่แตกต่างกัน และคุณสมบัติเชิงเวลาแยกออกจากคุณสมบัติเชิงพื้นที่ แนวคิดเรื่องเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันนั้นง่ายในพื้นที่และเวลาสัมบูรณ์เนื่องจากในแต่ละช่วงเวลากำหนดระนาบ พร้อมกัน ในจักรวาลวิทยานั้นเฮอร์มันน์ มินคอฟสกีเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นเมื่อเขาอธิบายแนวคิดเรื่องความพร้อมกันสัมพัทธ์ซึ่งมีอยู่เมื่อเหตุการณ์เชิงพื้นที่ "ตั้งฉาก" กับเวลาที่กำหนดโดยความเร็ว เขาใช้ผลคูณภายในที่ไม่แน่นอน และระบุว่าเวกเตอร์เวลาตั้งฉากกับเวกเตอร์พื้นที่เมื่อผลคูณนั้นเป็นศูนย์ ผลคูณภายในที่ไม่แน่นอนในพีชคณิตการประกอบกำหนดโดย
- โดยที่เครื่องหมายขีดบนหมายถึงการผันคำกริยา
- รูปทรงเรขาคณิตสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นความสัมพันธ์ระหว่างจุดและเส้นของมัน ความสัมพันธ์นี้แสดงออกมาในรูปของความตกกระทบ ระนาบ เชิงฉายและเชิงแอฟฟินทั้งแบบจำกัดและอนันต์ก็รวมอยู่ในนี้ด้วยยาคอบ สไตเนอร์เป็นผู้บุกเบิกการจัดหมวดหมู่รูปทรงเรขาคณิตด้วยระบบสไตเนอร์ซึ่งมีเซตที่มีสมาชิก n ตัวและเซตย่อยที่มี k องค์ประกอบ เรียกว่าบล็อกโดยที่เซตย่อยที่มีองค์ประกอบต่างๆ อยู่ในบล็อกเพียงบล็อกเดียวโครงสร้างเหตุการณ์ เหล่านี้ ได้รับการสรุปเป็นแบบทั่วไปด้วยการออกแบบบล็อกเมทริกซ์เหตุการณ์ที่ใช้ในบริบททางเรขาคณิตเหล่านี้สอดคล้องกับเมทริกซ์ตรรกะที่ใช้โดยทั่วไปกับความสัมพันธ์แบบไบนารี
ประเภทของความสัมพันธ์ทวิภาค

ความสัมพันธ์ทวิภาคที่สำคัญบางประเภทเกินจำนวนเซ็ตและมีรายชื่อดังต่อไปนี้
คุณสมบัติเฉพาะตัว:
- การฉีด[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าเอกลักษณ์ซ้าย[ 24 ] ): สำหรับทุกและทั้งหมดถ้าและแล้วกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโคโดเมนจะมี องค์ประกอบ พรีอิมเมจอย่างมากที่สุดเพียงหนึ่งเดียวสำหรับความสัมพันธ์ดังกล่าวเรียกว่าคีย์หลักของ[ 2 ] ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวและสีน้ำเงินในแผนภาพเป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่ง แต่ความ สัมพันธ์สีแดงไม่ใช่ (เนื่องจากเชื่อมโยงทั้งสองและถึง) และสีดำ (เนื่องจากเกี่ยวข้องกับทั้งสองอย่าง)และถึง)
- ฟังก์ชัน[ 23 ] [ 25 ] [ 26 ] (เรียกอีกอย่างว่าเอกลักษณ์ทางขวา[ 24 ]หรือเอกลักษณ์เดียว[ 27 ] ): สำหรับทุกและทั้งหมดถ้าและแล้วกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ องค์ประกอบทุกตัวของโดเมนจะมี องค์ประกอบ รูปภาพได้มากที่สุดหนึ่งตัว ความสัมพันธ์แบบไบนารีดังกล่าวเรียกว่าฟังก์ชันบางส่วนหรือ การแม ปบางส่วน[ 28 ]สำหรับความสัมพันธ์ดังกล่าวเรียกว่าคีย์หลักของ[ 2 ] ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์แบบไบนารีสีแดงและสี เขียวในแผนภาพเป็นฟังก์ชัน แต่สีน้ำเงินไม่ใช่ (เนื่องจากเกี่ยวข้องกับทั้งสองและ) และไม่ใช่สีดำ (ในส่วนที่เกี่ยวข้อง)ทั้งสองและ)
- 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)และโคโดเมน(ระบุไว้แล้ว):
- ผลรวม[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าผลรวมด้านซ้าย[ 24 ] ): สำหรับทั้งหมดมีอยู่โดยที่กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโดเมนมี องค์ประกอบรูปภาพ อย่างน้อยหนึ่งรายการ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ โดเมนของคำจำกัดความของเท่ากับคุณสมบัตินี้แตกต่างจากคำจำกัดความของการเชื่อมต่อ (หรือที่บางผู้เขียน เรียกว่า สมบูรณ์ ) ในหัวข้อคุณสมบัติ ความสัมพันธ์ทวิภาคดังกล่าวเรียกว่าฟังก์ชันหลายค่าตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีแดงและสีเขียวในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์ แต่ความสัมพันธ์สีน้ำเงินไม่ใช่ (เนื่องจากไม่มีความสัมพันธ์)(เทียบกับจำนวนจริงใดๆ) และสีดำ (เพราะมันไม่เกี่ยวข้อง)(สำหรับจำนวนจริงใดๆ) ตัวอย่างเช่นอีกตัวอย่างหนึ่งเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์บนจำนวนเต็มแต่ไม่ใช่ความสัมพันธ์สมบูรณ์บนจำนวนเต็มบวก เพราะไม่มีในจำนวนเต็มบวกที่[ 29 ]อย่างไรก็ตามเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์เหนือจำนวนเต็มบวก จำนวนตรรกยะ และจำนวนจริง ความสัมพันธ์สะท้อนกลับทุกอย่างเป็นความสัมพันธ์สมบูรณ์: สำหรับค่าที่กำหนด, เลือก.
- ฟังก์ชันทั่วถึง[ 23 ] (เรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันรวมทางขวา[ 24 ] ): สำหรับทุกมีอยู่จริงโดยที่กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ทุกองค์ประกอบของโคโดเมนมี องค์ประกอบพรีอิมเมจ อย่างน้อยหนึ่งตัว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ โคโดเมนของนิยามของเท่ากับตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์ทวิภาคสีเขียวและสีน้ำเงินในแผนภาพเป็นความสัมพันธ์แบบทั่วถึง แต่ความสัมพันธ์สีแดงไม่ใช่ (เนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงจำนวนจริงใดๆ กับ)) และสีดำ (เนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงจำนวนจริงใดๆ กับ))
คุณสมบัติความเป็นเอกลักษณ์และความสมบูรณ์ (สามารถกำหนดได้เฉพาะเมื่อโดเมน)และโคโดเมน(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 ): สำหรับทุกชั้นเรียนของทั้งหมดโดยที่, เช่นเป็นเซต ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์เป็นแบบเซต และความสัมพันธ์ทุกอย่างบนเซตสองเซตเป็นแบบเซต[ 30 ]การเรียงลำดับปกติ < เหนือคลาสของจำนวนเชิงอันดับเป็นความสัมพันธ์แบบเซต ในขณะที่ผกผัน > ไม่ใช่
เซตกับคลาส
ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์บางอย่าง เช่น "เท่ากับ" "เซตย่อยของ" และ "เป็นสมาชิกของ" ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคตามที่นิยามไว้ข้างต้น เพราะโดเมนและโคโดเมนของความสัมพันธ์เหล่านั้นไม่สามารถถือว่าเป็นเซตในระบบทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์ ทั่วไปได้ ตัวอย่างเช่น การจำลองแนวคิดทั่วไปของ "ความเท่าเทียม" ในฐานะความสัมพันธ์ทวิภาคโดยถือว่าโดเมนและโคโดเมนเป็น "กลุ่มของเซตทั้งหมด" ซึ่งไม่ใช่เซตในทฤษฎีเซตทั่วไป
ในบริบททางคณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ การอ้างถึงความสัมพันธ์ของความเท่าเทียมกัน การเป็นสมาชิก และเซตย่อยนั้นไม่เป็นอันตราย เพราะสามารถเข้าใจได้โดยปริยายว่าจำกัดอยู่เฉพาะเซตบางเซตในบริบทนั้น วิธีแก้ปัญหาโดยทั่วไปคือการเลือกเซตที่มีขนาด "ใหญ่พอ"ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่น่าสนใจทั้งหมด และทำงานภายใต้ข้อจำกัดแทนที่จะในทำนองเดียวกัน ความสัมพันธ์แบบ "เซตย่อยของ" ก็เช่นกันจำเป็นต้องจำกัดให้มีโดเมนและโคโดเมน(เซตกำลังของเซตเฉพาะ)): ความสัมพันธ์ของเซตที่ได้สามารถแสดงได้ด้วยนอกจากนี้ ความสัมพันธ์ "สมาชิกของ" จำเป็นต้องจำกัดให้มีโดเมนเฉพาะและโคโดเมนเพื่อให้ได้ความสัมพันธ์แบบไบนารีนั่นคือเซตเบอร์แทรนด์ รัสเซลล์ได้แสดงให้เห็นว่าโดยสมมติว่าการที่เซตหนึ่งๆ สามารถนิยามได้ครอบคลุมทุกเซตนั้น นำไปสู่ความขัดแย้งในทฤษฎีเซตแบบพื้นฐานดังที่เห็นได้จากปรากฏการณ์ขัดแย้งของรัสเซลล์
อีกวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการใช้ทฤษฎีเซตที่มีคลาสที่เหมาะสม เช่น ทฤษฎีเซต NBGหรือทฤษฎีเซต Morse–Kelleyและอนุญาตให้โดเมนและโคโดเมน (และกราฟ) เป็นคลาสที่เหมาะสมในทฤษฎีดังกล่าว ความเท่าเทียมกัน การเป็นสมาชิก และเซตย่อยเป็นความสัมพันธ์ทวิภาคโดยไม่ต้องมีการอธิบายพิเศษ (จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในแนวคิดของสามสิ่งเรียงลำดับ)เนื่องจากโดยปกติแล้วคลาสที่เหมาะสมไม่สามารถเป็นสมาชิกของทูเพิลที่เรียงลำดับได้ หรือแน่นอนว่าเราสามารถระบุความสัมพันธ์แบบไบนารีกับกราฟในบริบทนี้ได้) [ 31 ]ด้วยคำจำกัดความนี้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถกำหนดความสัมพันธ์แบบไบนารีเหนือเซตทุกเซตและเซตกำลังของมันได้
ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน
ความสัมพันธ์เอกพันธุ์เหนือเซตเป็นความสัมพันธ์แบบไบนารีเหนือและตัวมันเอง กล่าวคือ มันเป็นเซตย่อยของผลคูณคาร์ทีเซียน[ 14 ] [ 32 ] [ 33 ]เรียกอีกอย่างว่าความสัมพันธ์ (ไบนารี) เหนือ.
ความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันเหนือชุดหนึ่งอาจระบุได้ด้วยกราฟแบบง่ายที่มีทิศทางซึ่งอนุญาตให้มีวงวนโดยที่คือเซตของจุดยอดและคือเซตของขอบ (มีขอบจากจุดยอด)ไปยังจุดยอดก็ต่อเมื่อเซตของความสัมพันธ์เอกพันธุ์ทั้งหมดเหนือชุดหนึ่งคือชุดพลังงานซึ่งเป็นพีชคณิตบูลีนที่เสริมด้วยการผกผันของการแมปความสัมพันธ์หนึ่งไปยังความสัมพันธ์ผกผัน ของมัน โดยพิจารณาการประกอบความสัมพันธ์เป็นการดำเนินการแบบไบนารีบนมันก่อให้เกิด เซมิกรุป ที่มีการผกผัน
คุณสมบัติสำคัญบางประการของความสัมพันธ์แบบเอกพันธุ์เหนือชุดหนึ่งอาจมีดังต่อไปนี้:
- สะท้อนกลับ : สำหรับทุกคน. ตัวอย่างเช่น,เป็นความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับ แต่ > ไม่ใช่
- ไม่สะท้อนกลับ : สำหรับทุกคนไม่. ตัวอย่างเช่น,เป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ แต่ไม่ใช่
- สมมาตร : สำหรับทุกคนถ้าแล้วตัวอย่างเช่น "เป็นญาติทางสายเลือดของ" เป็นความสัมพันธ์แบบสมมาตร
- สมมาตรผกผัน : สำหรับทุกถ้าและแล้วตัวอย่างเช่น,เป็นความสัมพันธ์แบบปฏิสมมาตร[ 34 ]
- ไม่สมมาตร : สำหรับทุกคนถ้าแล้วก็ไม่ใช่ความสัมพันธ์จะเป็นอสมมาตรก็ต่อเมื่อเป็นทั้งปฏิสมมาตรและไม่สะท้อนกลับ[ 35 ]ตัวอย่างเช่น > เป็นความสัมพันธ์อสมมาตร แต่ไม่ใช่
- กริยาที่ต้องการกรรม : สำหรับทั้งหมดถ้าและแล้วความสัมพันธ์แบบถ่ายทอดจะเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สะท้อนกลับก็ต่อเมื่อเป็นความสัมพันธ์แบบไม่สมมาตร[ 36 ]ตัวอย่างเช่น "เป็นบรรพบุรุษของ" เป็นความสัมพันธ์แบบถ่ายทอด ในขณะที่ "เป็นพ่อแม่ของ" ไม่ใช่
- เชื่อมต่อ : สำหรับทุกคนถ้าแล้วหรือ.
- เชื่อมโยงอย่างแน่นแฟ้น : สำหรับทุกคนหรือ.
- หนาแน่น : สำหรับทุกคนถ้าแล้วก็บางส่วนมีอยู่เช่นนั้นและ.
ลำดับบางส่วนเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตรแบบผกผัน และถ่ายทอดได้ลำดับบางส่วนที่เข้มงวดเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ ไม่สมมาตร และถ่ายทอดได้ลำดับทั้งหมดเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตรแบบผกผัน ถ่ายทอดได้ และเชื่อมโยงกัน[ 37 ]ลำดับทั้งหมดที่เข้มงวดเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่สะท้อนกลับ ไม่สมมาตร ถ่ายทอดได้ และเชื่อมโยงกันความสัมพันธ์สมมูลเป็นความสัมพันธ์ที่สะท้อนกลับ สมมาตร และถ่ายทอดได้ ตัวอย่างเช่น "แบ่งแยก" เป็นลำดับบางส่วน แต่ไม่ใช่ลำดับทั้งหมดของจำนวนธรรมชาติ""เป็นคำสั่งที่เข้มงวดโดยสิ้นเชิงเกี่ยวกับและ "ขนานกับ" คือความสัมพันธ์สมมูลบนเซตของเส้นตรงทั้งหมดในระนาบยุคลิด
การดำเนินการทั้งหมดที่กำหนดไว้ในส่วน§ การดำเนินการยังใช้ได้กับความสัมพันธ์เอกพันธุ์ด้วย นอกจากนั้น ความสัมพันธ์เอกพันธุ์เหนือเซตอาจต้องดำเนินการปิดกิจการ เช่น:
- การปิดแบบสะท้อนกลับ
- ความสัมพันธ์สะท้อนที่เล็กที่สุดเหนือประกอบด้วย,
- การปิดแบบส่งผ่าน
- ความสัมพันธ์การถ่ายทอดที่เล็กที่สุดเหนือประกอบด้วย,
- การปิดสมดุล
- ความสัมพันธ์สมมูลที่เล็กที่สุดเหนือประกอบด้วย.
แคลคูลัสแห่งความสัมพันธ์
ความก้าวหน้าในตรรกศาสตร์เชิงพีชคณิตได้อำนวยความสะดวกในการใช้ความสัมพันธ์ทวิภาค แคลคูลัสของความสัมพันธ์รวมถึงพีชคณิตของเซตซึ่งขยายโดยการประกอบความสัมพันธ์และการใช้ความสัมพันธ์ผกผันการรวมเข้าด้วยกันหมายความว่าหมายความว่าเป็นการวางฉากใน โครงสร้างความสัมพันธ์ที่ ซับซ้อนแต่เนื่องจากสัญลักษณ์การรวมนั้นไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม การประกอบความสัมพันธ์และการจัดการตัวดำเนินการตามกฎของชโรเดอร์ทำให้เกิดแคลคูลัสที่สามารถทำงานในเซตกำลังได้
ตรงกันข้ามกับความสัมพันธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันการประกอบความสัมพันธ์ของการดำเนินการเป็นเพียงฟังก์ชันบางส่วน เท่านั้น ความจำเป็นในการจับคู่เป้าหมายกับแหล่งที่มาของความสัมพันธ์ที่ประกอบขึ้นได้นำไปสู่ข้อเสนอแนะว่าการศึกษาความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นบทหนึ่งของทฤษฎีหมวดหมู่เช่นเดียวกับในหมวดหมู่ของเซตยกเว้นว่ามอร์ฟิซึมของหมวดหมู่นี้คือความสัมพันธ์วัตถุของหมวดหมู่Relคือเซต และมอร์ฟิซึมความสัมพันธ์จะประกอบกันตามที่ต้องการในหมวดหมู่[ 38 ]
โครงข่ายแนวคิดที่เหนี่ยวนำ
ความสัมพันธ์แบบทวิภาคได้รับการอธิบายผ่านโครงข่ายแนวคิด ที่เหนี่ยวนำ : แนวคิดมีคุณสมบัติสองประการดังนี้:
- เมทริกซ์เชิงตรรกะของคือผลคูณภายนอกของเวกเตอร์ตรรกะเวกเตอร์เชิงตรรกะ
- มีค่าสูงสุด และไม่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ภายนอกอื่นใด ดังนั้นถูกอธิบายว่าเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ไม่สามารถขยายได้
สำหรับความสัมพันธ์ที่กำหนดไว้ชุดของแนวคิดที่ขยายใหญ่ขึ้นด้วยการเชื่อมต่อและการบรรจบกัน ก่อให้เกิด "โครงข่ายแนวคิดแบบเหนี่ยวนำ" โดยมีการรวมเข้าด้วยกันทำการสั่งซื้อล่วงหน้า
ทฤษฎีบทการเติมเต็มของ MacNeille (1937) (ที่ว่าลำดับบางส่วนใดๆ ก็สามารถฝังอยู่ในแลตทิซที่สมบูรณ์ได้ ) ได้รับการอ้างถึงในบทความสำรวจปี 2013 เรื่อง "การแยกส่วนของความสัมพันธ์บนแลตทิซแนวคิด" [ 39 ]การแยกส่วนคือ
- , ที่ไหนและฟังก์ชันเหล่านี้เรียกว่าการแมปปิ้งหรือความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันแบบซ้ายทั้งหมด ในบริบทนี้ "แลตทิซแนวคิดที่เหนี่ยวนำ" นั้นมีโครงสร้างสมมาตรกับการเติมเต็มแบบตัดของลำดับบางส่วนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการแยกส่วนขั้นต่ำของความสัมพันธ์"
กรณีเฉพาะต่างๆ จะได้รับการพิจารณาในรายละเอียดด้านล่าง:คำสั่งซื้อทั้งหมดสอดคล้องกับประเภทของเฟอร์เรอร์ และเอกลักษณ์สอดคล้องกับฟังก์ชันคู่ ซึ่งเป็นการขยายความของความสัมพันธ์สมมูลบนเซต
ความสัมพันธ์อาจถูกจัดอันดับโดยอันดับ Scheinซึ่งนับจำนวนแนวคิดที่จำเป็นในการครอบคลุมความสัมพันธ์[ 40 ]การวิเคราะห์โครงสร้างของความสัมพันธ์กับแนวคิดเป็นแนวทางสำหรับ การ ทำเหมืองข้อมูล[ 41 ]
ความสัมพันธ์เฉพาะเจาะจง
- ข้อเสนอ : ถ้าเป็นความสัมพันธ์แบบทั่วถึงและคือเมทริกซ์สลับตำแหน่งนั่นเองที่ไหนคือความสัมพันธ์เชิงอัตลักษณ์
- ข้อเสนอ : ถ้าเป็นความสัมพันธ์แบบอนุกรมดังนั้นที่ไหนคือความสัมพันธ์เชิงอัตลักษณ์
ไดฟังก์ชันนัล
แนวคิดของความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันคือการแบ่งวัตถุออกเป็นส่วนๆ โดยใช้คุณลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นการขยายแนวคิดของความสัมพันธ์สมมูลวิธีหนึ่งที่สามารถทำได้คือการใช้เซตคั่นกลางของตัวชี้วัดความสัมพันธ์การแบ่งส่วนเป็นการประกอบกันของความสัมพันธ์โดยใช้ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันฌาคส์ ริเกต์เรียกความสัมพันธ์เหล่านี้ว่าความสัมพันธ์แบบสองหน้าที่เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชัน ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าฟังก์ชันย่อย
ในปี พ.ศ. 2493 Riguet แสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์ดังกล่าวเป็นไปตามเงื่อนไขการรวม: [ 42 ]
ในทฤษฎีออโตมาตาคำว่าความสัมพันธ์สี่เหลี่ยมผืนผ้ายังถูกใช้เพื่อแสดงถึงความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชัน คำศัพท์นี้ระลึกถึงข้อเท็จจริงที่ว่า เมื่อแสดงเป็นเมทริกซ์ตรรกะคอลัมน์และแถวของความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันสามารถจัดเรียงเป็นเมทริกซ์บล็อกที่มีบล็อกสี่เหลี่ยมผืนผ้าของเลขหนึ่งบนเส้นทแยงมุมหลัก (ไม่สมมาตร) [ 43 ]ในทางที่เป็นทางการมากขึ้น ความสัมพันธ์บนจะเป็นฟังก์ชันสองฟังก์ชันก็ต่อเมื่อสามารถเขียนได้ในรูปผลรวมของผลคูณคาร์ทีเซียนที่ซึ่งเป็นการแบ่งส่วนของเซตย่อยของและในทำนองเดียวกัน การแบ่งส่วนของเซตย่อยของ[ 44 ]
โดยใช้สัญลักษณ์ความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชันยังสามารถอธิบายได้ว่าเป็นความสัมพันธ์อีกแบบหนึ่งด้วยโดยที่ไม่ว่าที่ใดก็ตามและถ้าเซตทั้งสองมีส่วนที่ตัดกันที่ไม่ว่างเปล่า แสดงว่าเซตทั้งสองนี้ตรงกันอย่างเป็นทางการหมายความว่า[ 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
หากความสัมพันธ์ใดความสัมพันธ์หนึ่งถ้าเป็นประเภท Ferrers แล้วทั้งหมดก็จะเป็นแบบนั้น [ 49 ]
ติดต่อ
สมมติคือชุดพลังงานของเซตของเซตย่อย ทั้งหมด ของจากนั้นความสัมพันธ์ความสัมพันธ์แบบสัมผัสจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีคุณสมบัติสามประการดังต่อไปนี้:
ความสัมพันธ์ของการเป็นสมาชิกเซต"เป็นองค์ประกอบของ" ตรงตามคุณสมบัติเหล่านี้ ดังนั้นเป็นความสัมพันธ์การติดต่อ แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์การติดต่อทั่วไปได้รับการแนะนำโดยGeorg Aumannในปี พ.ศ. 2513 [ 50 ] [ 51 ]
ในแง่ของแคลคูลัสของความสัมพันธ์ เงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับความสัมพันธ์แบบสัมผัส ได้แก่ ที่ไหนเป็นการผกผันของการเป็นสมาชิกเซต (). [ 52 ] : 280
สั่งซื้อล่วงหน้า R\R
ทุกความสัมพันธ์สร้างคำสั่งซื้อล่วงหน้าซึ่งเป็นส่วนที่เหลือทางซ้าย [ 53 ] ในแง่ของส่วนกลับและส่วนเติมเต็มสร้างแนวทแยงของแถวที่สอดคล้องกันของและคอลัมน์ของค่าตรรกะจะเป็นค่าตรงข้ามกัน ดังนั้นแนวทแยงมุมจึงเป็นศูนย์ทั้งหมด จากนั้น
- ดังนั้นเป็นความสัมพันธ์แบบสะท้อนกลับ
ในการแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติการถ่ายทอดจำเป็นต้องมีเงื่อนไขว่าโปรดจำไว้ว่าเป็นความสัมพันธ์ที่ใหญ่ที่สุดเช่นนั้นแล้ว
- (ทำซ้ำ)
- (กฎของชโรเดอร์)
- (การเติมเต็ม)
- (คำนิยาม)
ความสัมพันธ์การรวมΩบนเซตกำลังของสามารถหาได้ด้วยวิธีนี้จากความสัมพันธ์การเป็นสมาชิกบนเซตย่อยของ:
- [ 52 ] : 283
ขอบของความสัมพันธ์
เมื่อกำหนดความสัมพันธ์แล้วโดย ขอบเขตของมันคือความสัมพันธ์ย่อยที่กำหนดไว้ดังนี้
เมื่อไรถ้าเป็นความสัมพันธ์เอกลักษณ์บางส่วน ความสัมพันธ์แบบสองฟังก์ชัน หรือความสัมพันธ์แบบบล็อกแนวทแยงมุมแล้วมิฉะนั้นตัวดำเนินการจะเลือกความสัมพันธ์ย่อยของขอบเขตที่อธิบายไว้ในรูปของเมทริกซ์เชิงตรรกะ:เส้นทแยงมุมด้านข้างคือ ถ้าเป็น ลำดับเชิงเส้นสามเหลี่ยมบนขวาหรือ ลำดับ ที่เข้มงวดขอบบล็อกคือถ้าเป็นแบบไม่สะท้อนกลับ (หรือบล็อกรูปสามเหลี่ยมด้านบนขวาเป็นลำดับของสี่เหลี่ยมผืนผ้าขอบเขตเมื่อเป็นประเภทเฟอร์เรอร์ส
ในทางกลับกันเมื่อไรเป็น ลำดับ ที่หนาแน่นเป็นเส้นตรง และเข้มงวด[ 52 ]
กองทางคณิตศาสตร์
กำหนดให้สองชุดและชุดความสัมพันธ์ทวิภาคระหว่างพวกมันสามารถติดตั้งการทำงานแบบไตรภาค ได้ที่ไหนแสดงถึงความสัมพันธ์ผกผันของในปี พ.ศ. 2496 Viktor Wagnerใช้คุณสมบัติของการดำเนินการไตรภาคนี้เพื่อกำหนดเซมิฮีปฮีป และฮีปทั่วไป[ 54 ] [ 55 ]ความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์ที่ไม่เหมือนกันและเหมือนกันได้รับการเน้นย้ำด้วยคำจำกัดความเหล่านี้:
งานของแวกเนอร์มีความสมมาตรที่น่าสนใจระหว่างฮีป เซมิฮีป และฮีปทั่วไป กับกลุ่ม เซมิกรุป และกลุ่มทั่วไป โดยพื้นฐานแล้ว เซมิฮีปประเภทต่างๆ จะปรากฏขึ้นทุกครั้งที่เราพิจารณาความสัมพันธ์ทวิภาค (และการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งบางส่วน) ระหว่างเซตต่างๆและในขณะที่เซมิกรุปประเภทต่างๆ ปรากฏขึ้นในกรณีที่.
— คริสโตเฟอร์ ฮอลลิงส์ "คณิตศาสตร์ข้ามม่านเหล็ก: ประวัติศาสตร์ของทฤษฎีพีชคณิตของเซมิกรุป" [ 56 ]
ดูเพิ่มเติม
- ระบบการเขียนใหม่แบบนามธรรม
- ความสัมพันธ์แบบบวกคือ โฮโมมอร์ฟิซึมแบบหลายค่าระหว่างโมดูล
- อุปมาอุปไมย (ทฤษฎีหมวดหมู่)
- หมวดหมู่ของความสัมพันธ์คือหมวดหมู่ที่มีเซตเป็นวัตถุ และความสัมพันธ์ทวิภาคเป็นมอร์ฟิซึม
- Confluence (การเขียนคำศัพท์ใหม่)กล่าวถึงคุณสมบัติที่แปลกใหม่แต่พื้นฐานหลายประการของความสัมพันธ์แบบไบนารี
- ความสัมพันธ์ (เรขาคณิตเชิงพีชคณิต)ความสัมพันธ์ทวิภาคที่กำหนดโดยสมการเชิงพีชคณิต
- แผนภาพฮัสเซ่ (Hasse diagram ) เป็นวิธีการแสดงความสัมพันธ์เชิงลำดับในรูปแบบกราฟิก
- โครงสร้างเหตุการณ์คือ ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันระหว่างชุดของจุดและเส้น
- ตรรกศาสตร์แห่งความสัมพันธ์ทฤษฎีความสัมพันธ์โดย ชาร์ลส์ แซนเดอร์ส เพียร์ซ
- ทฤษฎีลำดับศึกษาคุณสมบัติของความสัมพันธ์เชิงลำดับ
หมายเหตุ
- ↑ผู้เขียนที่พิจารณาความสัมพันธ์แบบทวิภาคเฉพาะในกรณีพิเศษของความสัมพันธ์แบบ -ary สำหรับค่าใดๆโดยปกติจะเขียนในฐานะกรณีพิเศษของ( 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.
ลิงก์ภายนอก
- "ความสัมพันธ์ทวิภาค" , สารานุกรมคณิตศาสตร์ , EMS Press , 2001 [1994]