Bài giảng môn Toán rời rạc - Chương 3: Quan hệ

58 trang hapham 3120

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Toán rời rạc - Chương 3: Quan hệ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

chuong03_7735_102289.ppt

Nội dung text: Bài giảng môn Toán rời rạc - Chương 3: Quan hệ

TOÁN RỜI RẠC (Discrete Mathematics)
Chương 3 Quan hệ (Relations)
1. Một số khái niệm cơ bản 1.1 Định nghĩa 1.1: Quan hệ R (2 ngôi) giữa 2 tập hợp A và B là một tập con của A B. Một quan hệ giữa A và A gọi là một quan hệ trên A ▪ Nếu (a,b) R, ta viết aRb. Ví dụ 1.1: A=Tập các quận-huyện. B=Tập các tỉnh-TP Quan hệ R  “Quận/Huyện thuộc tỉnh” giữa 2 tập A và B là tập của A B:
1. Một số khái niệm cơ bản Chắng hạn: R={(Long Khánh,Đồng Nai),(Gò Vấp, Tp. HCM), (Bình Chánh, Tp.HCM),(Long Thành, Đồng Nai)} Quan hệ này có thể trình bày ở dạng bảng: Quận-Huyện Tỉnh-TP Long Khánh Đồng Nai Gò Vấp Tp.HCM Bình Chánh Tp.HCM Long Thành Đồng Nai
1. Một số khái niệm cơ bản Ví dụ 1.2: Cho 2 tập hợp A={các sinh viên} và B={các môn học}, Chẳng hạn: A={sv1, sv2, sv3, sv4} B={Toán RR, LTM1, PPsố, Triết} Xét quan hệ R ” Đăng ký môn học” giữa A và B được định nghĩa: x Ay B, xRy “sinh viên x có đăng ký môn học y” ✓ Nếu sv2 đăng ký môn PPSố, thì: (sv2, PPSố) R ✓ Nếu sv1 đăng ký môn Toán RR, thì: (sv1,toán RR) R ✓ Nếu sv1 không đăng ký môn Triết, thì: (sv1,Triết) R ✓ ,
1. Một số khái niệm cơ bản Ví dụ 1.3: Trên tập L ={các đường thẳng trong mặt phẳng} Xét quan hệ R”Song song” được định nghĩa bởi: L1,L2 L , L1 R L2 L1//L2 Ví dụ 1.4: Trên tập S là tập các đa giác trong mặt phẳng. Quan hệ R”đồng dạng” được định nghĩa như sau: a,b S, a R b “a và b đồng dạng” Ví dụ 1.5: Trên tập số nguyên Z, cho trước số n>1. Xét quan hệ: a R b a – b chia hết cho n a và b có cùng số dư khi chia cho n
1. Một số khái niệm cơ bản Quan hệ này gọi là quan hệ đồng dư modulo n. Kí hiệu ab (mod n). Ví dụ như: 18(mod 7); 311(mod 8), Có thể biễu diễn quan hệ 2 ngôi bằng biểu đồ: Ví dụ 1.6: Cho A={4,5,6},B={1,2,3} và R={(4,1),(4,2),(5,2),(6,3)} B A B R 3 • Hoặc 4 • •1 2 • • 5 • •2 1 • 6 • •3 4 5 6 A
1. Một số khái niệm cơ bản Ví dụ 1.7: Cho tập A={2,4,6} và B={a,b,c,d} a) Có bao nhiêu quan hệ khác nhau có thể có giữa A và B? b) Có bao nhiêu quan hệ có chứa cặp (2,b)? c) Có bao nhiêu quan hệ không chứa cặp (1,a) và (3,b)? Giải: a) Ta có |A B|=|A| |B|=3 4=12 Số tập con khác nhau của A B là 212. Mà mỗi tập con của A B là một quan hệ. vậy số quan hệ khác nhau có thể có giữa A và B là 212. b) Số quan hệ có chứa cặp (2,b)?
1. Một số khái niệm cơ bản b) Gọi X là một quan hệ thoả điều điện đã cho (nghĩa là X có chưá ít nhất là 1 cặp (2,b)). X có dạng: X = {(2,b)}  Y với Y  A B \{(2,b)} Có 1 cách chọn tập {(2,b)} Mỗi cách chọn {(2,b)} có 2|A B\{(2,b)}| = 211. Theo nguyên lý nhân, số quan hệ X có thể tìm được là 1 211=211. c) Tính số quan hệ giữa A và B không chứa (1,a) và (3,b)? (bài tập) d) Có bao nhiêu quan hệ có đúng 5 cặp (a,b) với a A và b B? (bài tập):
1. Một số khái niệm cơ bản (tt) 1.2. Định nghĩa 1.2: Một quan hệ R có n ngôi trên các tập A1,A2, ,An là một tập con A1 A2 An. Các tập A1, A2, , An gọi là các miền của R. Ví dụ 1.8: Cho A1: Tập chuyến các tàu , A2: Tập các nhà ga A3={0,1,2, 23}: Giờ trong ngày A4={0,1,2, 59}: Phút trong giờ Xét quan hệ R (4 ngôi) gồm các bộ có dạng (x, y, z, t) cho biết lịch tàu đến tại mỗi ga, với x: số hiệu tàu, y: ga, z: giờ, t: phút. Nếu tàu S1 đến ga Nha trang lúc 13h30, thì: (S1, Nha Trang ,13,30) R Nếu tàu S3 đến ga Sài gòn lúc 4h30 thì (S3,Saì Gòn,4,30) R
Một số khái niệm cơ bản (tt) Nếu tàu S1 đến ga Tuy Hòa lúc 17h45 thì : (S1,Tuy Hòa,17,45) R Nếu tàu LH2 đến ga Bình Định lúc 4h00 thì: (LH2,Bình Định,4,0) R Có thể bố trí các phần tử của quan hệ ở dạng bảng: Số Tàu Ga Giờ Phút Mỗi dòng là S1 Nha Trang 13 30 một bộ của R S3 Sài Gòn 4 40 S1 Tuy Hòa 17 45 LH2 Bình Định 4 00
1. Một số khái niệm cơ bản (tt) 1.3. Định nghĩa 1.3: ▪ Cho trước các tập A1, A2, , An. Ánh xạ chiếu lên các thành phần thứ i1,i2, , im (m n) được định nghĩa: : A A A → A A A i1 ,i2 , , im 1 2 n i1 i2 im (a a a ) (a a a ) 1 2 n i1 i2 im ▪ Khi đó, với R là một quan hệ trên A1, A2, , An, thì : ( R ) i1 ,i2 , ,im Gọi là quan hệ chiếu
1. Một số khái niệm cơ bản (tt) Ví dụ 1.9: Cho A1={Số hiệu các chuyến tàu}; A2={các ga} ; A3={Giờ đến}={0,1,2, ,23}; A4={phút}={0,1,2, , 59} và quan hệ R=“Lịch tàu” giữa A1, A2, A3. Nếu chỉ muốn biết danh sách các tàu và ga đến (không cần quan tâm đến thời điểm), ta xét quan hệ chiếu: SoTau ,Ga (R) R Số Tàu Ga Giờ Phút Số Tàu Ga S1 Nha Trang 13 30 S1 Nha Trang S3 Sài Gòn 4 40 S3 Sài Gòn S1 Tuy Hòa 17 45 S1 Tuy Hòa LH2 Bình Định 4 00 LH2 Bình Định
2. Một số tính chất của quan hệ: Một quan hệ R trên A có thể có các tính chất sau đây: a) Tính phản xạ (reflexivity): R phản xạ (reflexive relation) a A, aRa A Ví dụ 2.1: Cho A={1,2,3,4,5}, R: 5 • • Một quan hệ trên A. 4 • • R={(1,1),(2,2),(2,3),(3,3),(3,4), (3,5),(4,2) ,(4,4), (5,1), (5,5)} 3 • • 2 • • R: có tính phản xạ. 1 • • 1 2 3 4 5 A
2. Một số tính chất của quan hệ (tt) Ví dụ 2.2: Cho tập A = {1,2,3,4} và quan hệ R trên A: R= {(1,1),(2,1), (3,1), (3,2), (4,4), {3,3)} Ta thấy 2 A nhưng (2,2) R2 nên R2 không có tính phản xạ. Ví dụ 2.3: Cho tập A={Người}, xét quan hệ R trên A được định nghĩa: x,y A, xRy “x thân quen với y” Ta có: “x A, x thân quen với x” (hiển nhiên) Hay x A, xRx nên R có tính phản xạ Ví dụ 2.4: Quan hệ “ “ trên R có tính phản xạ. Vì: x R, x x
2. Một số tính chất của quan hệ b) Tính đối xứng (Symmetry): R đối xứng (symmetric relation) a,b A, aRb bRa Ví dụ 2.3: A={1,2,3}, xét quan hệ trên A R3 = {(1,1), (3,2), (1,3), (3,1), (2,3)} là quan hệ đối xứng R4 = {(2,1), (1,2), (3,2), (1,3), (3,1), (3,3)} là quan hệ không đối xứng
2. Một số tính chất của quan hệ Ví dụ 2.4: Chọ tập A={Con người}, Xét quan hệ R  “Quen biết” được định nghĩa như sau: x,y A, xRy “x quen biết với y” Quan hệ này có tính phản xạ, và đối xứng Ví dụ 2.5: Xét quan hệ R:“Láng giềng” trên tập T={các tỉnh-Thành phố} được định nghĩa: x,y T, xRy “x láng giềng với y” Quan hệ “Láng giềng” cũng có tính đối xứng. Ví dụ 2.6:Quan hệ “=“ trên tập A bất kỳ quan hệ có tính đối xứng Ví dụ 2.7: Quan hệ “ “ trên R không có tính đối xứng.
2. Một số tính chất của quan hệ c) Tính phản xứng (Antisymmetry): R phản xứng (Antisymmetric relation) a,b A, (aRb)^(bRa) a=b Ví dụ 2.8: Quan hệ “ ” trên tập số thực R, có tính phản xứng. Vì: x,y R, (x y )  (y x) x= y Ví dụ 2.9: Cho tập A={1,2,3,4} và quan hệ R trên A là: R1={(1,1),(2,3),(2,2),(4,3),(4,4)} R1 không có tính phản xạ, nhưng có tính phản xứng. R2={(1,1),(3,3),(4,4)} : Đối xứng, phản xứng
2. Một số tính chất của quan hệ d) Tính bắt cầu (Transitivity): R có tính bắt cầu (transitive relation) x,y,z A (xRy  yRz) xRz Ví dụ 2.10: Các quan hệ “=“, “ ” trên R là các quan hệ có tính bắt cầu Quan hệ ” ” trên R không có tính bắt cầu? Quan hệ “//” trên L là quan hệ có tính bắt cầu. Quan hệ “ ⊥” trên L là quan hệ không có tính bắt cầu. Quan hệ đồng dư modulo n trên Z là quan hệ có tính bắt cầu.
2. Một số tính chất của quan hệ d) Tính bắt cầu (Transitive): R có tính bắt cầu x,y,z A (xRy  yRz) xRz Ví dụ 2.10: Các quan hệ “=“, “ ” trên R là các quan hệ có tính bắt cầu Quan hệ ” ” trên R không có tính bắt cầu? Quan hệ “//” trên L là quan hệ có tính bắt cầu. Quan hệ “ ⊥” trên L là quan hệ không có tính bắt cầu. Quan hệ đồng dư modulo n trên Z là quan hệ có tính bắt cầu.
2. Một số tính chất của quan hệ (tt) Ví dụ 2.5: Xét quan hệ đồng dư modulo n trên z. a,b Z, ab(mod n) a-b chia hết cho n. (Nghĩa là: a, b có cùng số dư khi chia cho n) ▪ Ta có: a Z, a-a = 0 chia hết cho n. Hay  a Z, aa(mod n) Vậy (mod n) có tính phản xạ. ▪ a,b Z, ab(mod n) a-b chia hết cho n a-b=kn với k Z b-a=-kn b-a chia hết cho n ba(mod n) Vậy (mod n) có tính đối xứng ▪ a,b,c Z, ab(mod n) và bc(mod n) a – b = k1n và b-c = k2n với k1, k2 z a-c = (a-b)+(b-c)=(k1+k2)n hay a-c chia hết cho n. Hay ac(mod n) . vậy (mod n) có tính bắt cầu
2. Một số tính chất của quan hệ Ví dụ 2.11: A={Các tỉnh/Thành phố} R: “Láng giềng” (xem ví dụ trước) R: có tính phản xạ, đối xứng, nhưng không có tính phản xứng, và không có tính bắt cầu. Ví dụ 2.12: A={Người}; R:”Quen biết” (xem ví dụ trước) R: Không có tính bắt cầu Ví dụ 2.13: A={Con người}, Xét quan hệ R:”Anh em” được định nghĩa: x,y A, xRy x có cùng cha mẹ với y R: có tính phản xạ, đối xứng và bắt cầu.
3. Biểu diễn quan hệ bằng ma trận Một quan hệ trên tập hữu hạn A={a1, a2, , an} có thể biểu diễn bằng ma trận vuông 0-1 cấp n được định nghĩa: RA=(rij) với rij bằng 1 nếu (ai,aj) R và bằng 0 nếu (ai,aj) R Ví dụ 4.1: Cho A={1,2,3,4,5,6} , quan hệ được định nghĩa: x,y A, x R y “x cùng tính chẵn lẻ với y” 1 2 3 4 5 6 1 1 0 1 0 1 0 R={(1,1),(1,3), (1,5), (2,2),(2,4), (2,6), 2 0 1 0 1 0 1 (3,1), (3,3), (3,5), (4,2), (4,4), (4,6), 3 1 0 1 0 1 0 (5,1), (5,3), (5,5), (6,2), (6,4), (6,6)} 4 0 1 0 1 0 1 5 1 0 1 0 1 0 6 0 1 0 1 0 1
3. Biểu diễn quan hệ bằng ma trận Ví dụ 4.2: Cho E={a,b,c}, quan hệ bao hàm () trên tập P(E) . A,B P(E), ARB A  B  {a} {b} {c} {a,b} {a,c}{b,c} {a,b,c}  1 1 1 1 1 1 1 1 { a } 0 1 0 0 1 1 0 1 {b } 0 0 1 0 1 0 1 1 { c } 0 0 0 1 0 1 1 1 { a,b } 0 0 0 0 1 0 0 1 { a,c } 0 0 0 0 0 1 0 1 {b,c } 0 0 0 0 0 0 1 1 { a,b,c } 0 0 0 0 0 0 0 1
3. Biểu diễn quan hệ bằng ma trận Nhận biết quan hệ có tính phản xạ, phản xứng, đối xứng qua ma trận biểu diễn quan hệ:
4. Quan hệ tương đương Định nghĩa 4.1: Quan hệ R trên tập hợp A gọi là quan hệ tương đương nếu thỏa các tính chất: Phản xạ, đối xứng và bắc cầu Ví dụ 4.1: Xét quan hệ R trên tập số nguyên z được định nghĩa: m,n z, mRn “m cùng tính chất chẵn lẻ với n” Ta có: ▪ m z , m cùng tính chẵn lẻ với chính nó. Vậy R phản xạ. ▪ m,n z, mRn “m cùng tính chẳn lẻ với n” “n cùng tính chẳn lẻ với m” nRm. Vậy R đối xứng. ▪ m,n,k z mRn “m cùng tính chẳn lẻ với n” m-n=2r (k z)
4. Quan hệ tương đương (tt) ▪ nRk “n cùng tính chẳn lẻ với k” n-k=2t (t z) m-k = (m-n)+(n-k)=2(r+t) “m và k vùng tính chẵn lẻ” mRk. Có tính bắt cầu . Kết luận: R phản xạ, đối xứng và bắc cầu nên R là quan hệ tương đương trên Z. Ví dụ 4.2: Quan hệ R trên tập S gồm các chuỗi kí tự được định nghĩa: s1,s2 S, s1Rs2 len(s1)=len(s2). là quan hệ tương đương.
4. Quan hệ tương đương Ví dụ 4.3: A={Con người}, Quan hệ R trên A là “Quen biết” không phải là quan hệ tương đương. Vì không có tính bắt cầu. Ví dụ 4.4: Quan hệ “song song” trên tập L các đường thẳng trong mặt phẳng là quan hệ tương đương. C/m: L L, L//L (hiển nhiên). Vậy R phản xạ L1,L2 L, L1RL2 L1//L2 L2//L1 hay L2RL1. Vậy R đối xứng L1,L2,L3 L, (L1//L2) (L2//L3) L1//L3. Vậy R bắt cầu. Kết luận: “Song song” là quan hệ tương đương trên L
4. Quan hệ tương đương Ví dụ 4.5: Quan hệ | trên Z+ không là quan hệ tương đương vì không có tính đối xứng. Ví dụ 4.6:Quan hệ đồng dư modulo n trên tập số nguyên Z là quan hệ tương đương. Chứng minh?
4. Quan hệ tương đương (tt) Định nghĩa 4.2(lớp tương đương): Cho R là một quan hệ tương đương trên A và x A, lớp tương đương chứa x là tập con của A gồm những phần tử có quan hệ R với x. Nói cách khác: Lớp tương đương chứa x là tập con của A được định nghĩa: [x]R={y A/yRx} Ví dụ 4.7: Trên z định nghĩa quan hệ R: a,b z, aRb “a cùng tính chẵn lẻ với b” R: là quan hệ tương đương (xem ví dụ trước) Lớp tương đương chứa 2 là: [2]={Các số chẵn} = { -4, -2, 0, 2, 4, } Lớp tương đương chứa 1 là: [1] ={Các số lẻ}= { -5, -3, -1, 1, 3,5, }
4. Quan hệ tương đương (tt) Ví dụ 4.8: Quan hệ (mod 4) trên Z Có 4 lớp tương đương Z4={[0],[1],[2],[3]} [0]={n Z/ n chia hết cho 4}={ -8,-4,0,4,8, }={4k/k Z} [1]={n Z/ n chia cho 4 dư 1}={ ,-7,-3,1,5,9, }={4k+1/k Z} [2]={n Z/ n chia cho 4 dư 2}={ ,-6,-2,2,6,10, }={4k+2/k Z} [3]={n Z/ n chia cho 4 dư 3}={ ,-5,-1,3,7,11, }={4k+3/k Z} Tổng quát: Quan hệ (mod n) trên Z có n lớp tương đương. Zn={[0],[1], ,[n-1]}
4. Quan hệ tương đương (tt) Định lý 4.1: Cho R là một quan hệ tương đương trên tập A. Ta có: i) x A, x [x] ii) x,y A, xRy [x]=[y] iii) x,y A, [x][y]≠  [x]=[y] C/m?: i) R phản xạ nên x A, xRx x [x] (theo định nghĩa) ii) mà R đối xứng nên xRy yRx y [x]
Lớp tương đương và các phân hoạch Định nghĩa 4.3: Cho tập hợp S và A1, A2, , An là các tập con của S thỏa các tính chất: Ai  i {1,2, ,n} AiAj =  i,j {1,2, ,n}, i j A1A2 An = S Thì A1, A2, , An: gọi là một phân hoạch của S A6 Một phân hoạch A1 A3 A5 A7 Của S thành 7 S Tập con A2 A4
Lớp tương đương và các phân hoạch Ví dụ 4.8: Cho S={0,1,2,3,4,5,6,7} và A={1,3,5,7}, B={2,4,6}, C={0}. Ta có: A , B  và C  AB=; AC= ; BC= ABC=S Vậy A, B, C là một phân hoạch của S
Lớp tương đương và các phân hoạch (tt) Định lý 4.2: Cho R là một quan hệ tương đương trên A. Khi đó các lớp tương đương của R sẽ tạo nên một phân hoạch của A. Ngược lại, nếu A1, A2, , An là một phân hoạch của A thì tồn tại quan hệ tương đương R sao cho {Ai} là tập các lớp tương đương của R. Ví dụ 4.9: Quan hệ “cùng tính chẵn lẻ” trên tập số nguyên Z (xem ví dụ trước) phân hoạch Z thành 2 lớp tương đương: [1]={ ,-5,-3,-1,1,3,5, } Tập số lẻ [2]={ ,-4,-2,-0,2,4,6, } Z Tập số chẵn
Lớp tương đương và các phân hoạch (tt) Ví dụ 4.9: Trên z, tập các lớp tương đương của quan hệ đồng dư modulo 4: z4 ={[0], [1], [2],[3]} là một phân hoạch của z. [0] [1] [3] [2] z
Phân hoạch Ví dụ 4.10: Cho tập A={a1, a2, a3, a4, a5, a6} và các tập con của A: E1={a1, a3}, E2={a2,a4, a5}, E3={ a6}. Hãy tìm một quan hệ tương đương trên A nhận E1, E2, E3 làm các lớp tương đương? Giải: Ta có: {E1, E2, E3}là một phân hoạch của A. Theo định lý 4.2, tồn tại quan một hệ tương đương trên A nhận E1, E2, E3 làm các lớp tương đương. Gọi R là quan hệ tương đương cần tìm. Do R có tính phản xạ nên R có dạng: R={(a1, a1), (a2, a2), (a3, a3),(a4, a4),(a5, a5), (a6, a6)} X E1 là một lớp tương đương của R nên R phải có chứa các cặp: (a1,a3), (a3,a1) E2 là một lớp tương đương của R, nên R phải có chứa các cặp: (a2,a4), (a4,a2), (a2,a5), (a5,a2), (a4, a5), (a5,a4) Vậy R cần tìm có thể là: R={(a1, a1), (a2, a2), (a3, a3),(a4, a4),(a5, a5), (a6, a6)}  {(a1,a3), (a3,a1), (a2,a4), (a4,a2), (a2,a5), (a5,a2), (a4, a5), (a5,a4)}
5. Quan hệ thứ tự: Định nghĩa 5.1: Quan hệ R trên tập A gọi là quan hệ thứ tự khi và chỉ khi R có tính Phản xạ, phản xứng và bắt cầu. Ghi chú: Thường kí hiệu quan hệ thứ tự bởi < và (A,<) gọi là tập có thứ tự. Ví dụ 5.1: Cho tập A={a1,a2, a3, a4, a5, a6, a7}, Xét các quan hệ: R1={(a1, a1), (a2,a2), (a3,a3),(a4,a4),(a5,a5),(a6,a6),(a7,a7), (a1,a3), (a3, a5),(a1,a5), (a5,a7), (a3,a7), (a1,a7)} R2={(a1, a1), (a2,a2), (a3,a3),(a4,a4),(a5,a5),(a6,a6),(a7,a7), (a1,a4), (a4, a6),(a1,a3), (a4,a1), (a3,a7), (a1,a7)} R1 có phải là một quan hệ thứ tự trên A? R2 có phải là một quan hệ thứ tự trên A?
Quan hệ thứ tự (tiếp theo) ▪ Ta thấy: a A, aR1a. nên R1 phản xạ a,b A, aR1b a=b nên R1 phản xứng a,b,c A, aR1b  bR1c aR1c nên R1 bắt cầu Vậy R1 là một quan hệ thứ tự trên A ▪ R2 không phải là quan hệ thứ tự vì không phản xứng Ví dụ 5.2: Quan hệ (so sánh nhỏ hơn hay bằng thông thường trên R) trên tập số thực R là một quan hệ thứ tự. Tập (R, ) là tập có thứ tự.
Quan hệ thứ tự (tiếp theo) Ví dụ 5.3:Trên tập P(E)={các tập con của E}, xét quan hệ R: ARB A  B R là quan hệ thứ tự trên P (E). (c/m?) c/m: A P(E), AA ARA. Vậy R phản xạ A,B P(E), AB (BA) A=B. Vậy R phản xứng A,B,C P(E), AB BC A C. Vậy R bắt cầu KL:  là một thứ tự trên trên P(E) , (P(E), ) là tập có thứ tự
Quan hệ thứ tự (tiếp theo) Ví dụ 5.4: Trên tập số nguyên dương (Z+), xét quan hệ chia hết như sau: a,b Z+ , a|b b chia hết cho a Chứng minh | là một thứ tự trên Z+? Gỉải: a Z+, a|a (hiển nhiên). Vậy | có tính phản xạ ??????????
Quan hệ thứ tự (tiếp theo) Định nghĩa 5.2: Cho tập có thứ tự (A,<) và x,y A. i) Nếu x<y thì y được gọi là một trội của x (hay x được trội bởi y) ii) y được gọi là một trội trực tiếp của x nếu y là một trội của x, hơn nữa không tồn tại z A, z x và z y sao cho x<z và z<y. Ví dụ 5.5: Cho tập có thứ tự (Z, ). Ta có: 5 là một trội của 3 (3 5) nhưng không phải là trội trực tiếp của 3 vì có 4 là trội của 3 (3 4) và 5 lại là trội của 4 (4 5) Ví dụ 5.6: Cho tập A={a1,a2, a3, a4, a5, a6, a7}, Xét quan hệ: R={(a1, a1), (a2,a2), (a3,a3),(a4,a4),(a5,a5),(a6,a6),(a7,a7), (a1,a3), (a3, a5),(a1,a5), (a5,a7), (a3,a7), (a1,a7)}
Quan hệ thứ tự (tiếp theo) Ta thấy R là một quan hệ thứ tự trên A. a3 là một trội của a1.(Hơn nữa a3 là trội trực tiếp của a1) a5 cũng là một trội của a1 nhưng không là trội trực tiếp + Ví dụ 5.7: Cho U6 ={a z /a|6}={1,2,3,6}, R là quan hệ trên được định nghĩa: a,b aRb a|b U6 U6, Ta có: 2 và 3 là các trội trực tiếp của 1 6 là trội trực tiếp của 2 và 3 6 là trội của 1 nhưng không phải là trội trực tiếp của 1.
Thứ tự toàn phần Định nghĩa 5.3: Một thứ tự trên A gọi là toàn phần nếu mọi phần tử của A đều có thể so sánh được. Nghĩa là: x,y A thì x< y hay y< x. Ví dụ 5.8: Quan hệ trên R là một thứ tự toàn phần, vì: x,y R, (x y)  (y x) Ví dụ 5.9: Quan hệ | trên Z+ là một thứ tự trên Z nhưng không phải là thứ tự tòan phần vì 5 và 7 (chẳng hạn) không thể so sánh được (5 | 7) và (7 | 5)
Biểu đồ Hasse của tập có thứ tự Ta đã biết cách biểu diễn một quan hệ trên tập A hữu hạn bằng đồ thị. Đối với đồ thị ứng với một thứ tự < trên tập A hữu hạn: ◼ Mọi đỉnh đều có khuyên ◼ Nếu ngầm hiểu các khuyên và các cung bắt cầu là luôn có, ta có thể đơn giản bằng cách không vẽ các cung này. Khi đó ta được biểu đồ Hasse. Ví dụ: Đồ thị biểu diễn của ({1,2,4,6,8,12},|)?
Cách vẽ biểu đồ Hasse Biểu đồ Hasse của một tập hữu hạn có thứ tự (A,<) bao gồm: - Tập các điểm trong mặt phẳng, mỗi điểm tương ứng là một phần tử trong A. - Một cung có hướng từ x đến y nếu y là một trội trực tiếp của x. 6 Ví dụ 5.10: Biểu đồ Hasse của ({1,2,3,6},|) 2 3 1
Biểu đồ Hasse (tt) Ví dụ 4.6: a) Vẽ biểu đồ Hasse cho tập có thứ tự (A,|) với A={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}? b) Vẽ biểu đồ Hasse cho tập có thứ tự (P(E),) với E={1,2,3}? Chú ý: Biểu đồ Hasse của tập thứ tự toàn phần là một dây chuyền. Ví dụ 4.7: Biểu đồ Hasse của ({1,2,3,4,5}, ) 1 2 3 4 5
Phần tử lớn nhất, phần tử nhỏ nhất Định nghĩa 5.4: Cho tập có thứ tự (A,<), và m A. m được gọi là phần tử lớn nhất khi và chỉ khi m là trội của tất cả các phần tử khác trong A. Ví dụ 4.8: Tập có thứ tự cho bởi biểu đồ Hasse: a4 a4 a7 a3 a3 a6 a5 a6 a5 a a a1 2 a1 2 H1 H2
Phần tử lớn nhất, phần tử nhỏ nhất Định nghĩa 5.5. Cho tập có thứ tự (A,<). n A gọi là phần tử nhỏ nhất nếu n được trội bởi tất cả các phần tử khác trong A Ví dụ 4.9: Cho tập có thứ tự ({1,2,4,6,8,12},|). Biểu đồ Hasse như sau: 12 6 8 4 2 1 Tập này không có phần từ lớn nhất,1 có phần tử nhỏ nhất là 1
Phần tử tối tiểu và tối đại Định nghĩa 5.6: Cho tập có thứ tự (A,<) i) m A gọi là phần tử tối đại nếu không có bất kỳ trội thực sự nào khác của m. ii) n A gọi là phần tử tối tiểu nếu n không là trội của bất kỳ phần tử nào khác Ví dụ: Trong ví dụ 4.8, Hình 1 có 1 phần tử cực đại là a4 và 2 phần tử cực tiểu là a1 và a2 Trong ví dụ 4.8, Hình 2 có 2 phần tử cực đại là a4 và a7, 2 phần tử cực tiểu là a1 và a2 Trong ví dụ 4.9, tập A có 2 phần tử cực đại là 8 và 12 và 1 phần tử cực tiểu là 1
Phần tử tối tiểu và tối đại Định lý 5.1: Cho tập có thứ tự (A,<) i) Phần tử lớn nhất của A (nếu có) là phần tử tối đại duy nhất Suy ra cũng là phần tử lớn nhất duy nhất. ii) Phần tử nhỏ nhất của A (nếu có) là phần tử tối tiểu duy nhất Suy ra cũng là phần tử nhỏ nhất duy nhất. Ví dụ 5.11: Vẽ biểu đồ Hasse cho tập thứ tự (A,R) với: A={a1,a2, a3, a4, a5, a6, a7}, R={(a1, a1), (a2,a2), (a3,a3), (a4,a4), (a5,a5), (a6,a6), (a7,a7), (a1,a3), (a3, a5), (a1,a5), (a5,a7), (a3,a7), (a1,a7)} Xác định các phần tử cực đại, cực tiểu của A? Có tồn tại phần tử lớn nhất, nhỏ nhất hay không?
Cho tập thứ tự ứng với với biểu đồ Hasse đây: 10 5 4 3 7 6 8 12 2 13 9 1 11
Sắp xếp Tôpô Thực tế có nhiều bài tóan có dạng: “Cần phải hòan tất n việc. Trong đó, một số việc có thể không thực hiện được nếu chưa thực hiện một số việc khác. Yêu cầu đặt ra là phải sắp xếp lại thứ tự thực hiện các việc như thế nào để có thể hòan tất mọi công việc? Kiểu sắp xếp như vậy gọi là sắp xếp Topo
Sắp xếp Tôpô ➢ Sắp xếp Topo: Cho tập có thứ tự (A, i Giải thuật: Bước 1: Lấy một phần tử tối tiểu của (A,<). Giả sử là x1. Bước 2:Lấy một phần tử tối tiểu của (A\{x1},<). Giả sử là x2. Bước n: Tập A còn 1 phần tử xn, phần tử này cũng chính là phần tử tối tiểu. Dãy x1, x2, , xn là một sắp xếp cần tìm.
5. Dàn
5. Khái niệm dàn đầy đủ Một tập có thứ tự bộ phận (A, ≼) được gọi là một dàn đầy đủ, nếu hai phần tử a, b bất kỳ bao giờ cũng có: ◼ Cận dưới lớn nhất của chúng, tức là có c sao cho c ≼ a, c ≼ b và với mọi d: d ≼ a, d ≼ b, thì d ≼ c. ◼ Cận trên nhỏ nhất của chúng, tức là có e sao cho a ≼ e, b ≼ e và với mọi f: a ≼ f, b ≼ f, thì e ≼ f.
Ví dụ dàn đầy đủ Tập số tự nhiên với quan hệ chia hết (N, |) tạo thành dàn đầy đủ, khi đó ◼ Ước chung lớn nhất của a và b: UCLN(a, b) chính là cận dưới của a và b ◼ Bội chung nhỏ nhất của a và b: BCNN(a, b) chính là cận trên của a và b
Ví dụ cụ thể Cho {1, 2, 3, 5, 6, 15, 30} Với quan hệ “là ước số” a|b (a là ước số của b, hoặc b chia hết cho a) Với mọi cặp trên đều có USCLN và BSCNN đều thuộc tập đang xét nên nó tạp thành một dàn. Nếu bỏ bớt một phần tử nào đó nó không còn là dàn nữa