(Isomorfie en) RELATIES

Vergelijkbare documenten
Discrete Structuren. Piter Dykstra Sietse Achterop Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 22 maart 2009 ONEINDIGHEID

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Discrete Structuren. Piter Dykstra Sietse Achterop Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 februari 2009 INLEIDING

Gerichte Grafen Boolese Algebra s &. Logische Netwerken

Relaties en Functies

Discrete Structuren. Piter Dykstra Sietse Achterop Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Wiskunde. Verzamelingen, functies en relaties. College 2. Donderdag 3 November

RuG-Informatica-cursus Discrete Structuren, versie 2009/2010

Oefening 2.2. Welke van de volgende beweringen zijn waar?

Oefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A

Ter Leering ende Vermaeck

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A, met uitwerkingen

Supplement Verzamelingenleer. A.J.M. van Engelen en K. P. Hart

Bewijzen en Redeneren voor Informatici

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A Met beknopte uitwerking

Relaties deel 2. Vierde college

Talen & Automaten. Wim Hesselink Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 mei 2008

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

III.3 Supremum en infimum

Getallensystemen, verzamelingen en relaties

III.2 De ordening op R en ongelijkheden

RAF belangrijk te onthouden

Kennisrepresentatie & Redeneren. Piter Dykstra Instituut voor Informatica en Cognitie

Verzamelingen deel 3. Derde college

Multicriteria Optimization and Decision Making. Michael Emmerich and André Deutz

Rieszcompleteringen van ruimten van operatoren

Eindige topologische ruimten

Lineaire Algebra C 2WF09

II.3 Equivalentierelaties en quotiënten

Tentamen Discrete Wiskunde

Hoofdstuk 3. Equivalentierelaties. 3.1 Modulo Rekenen

Kennisrepresentatie & Redeneren. Piter Dykstra Instituut voor Informatica en Cognitie

Dossier 1 SYMBOLENTAAL

Aanvullingen bij Hoofdstuk 6

Relaties deel 1. Derde college

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde B met uitwerkingen

Propositielogica. Onderdeel van het college Logica (2017) Klaas Landsman

Grondslagen van het Caristi-Ekelandprincipe in ZF

Automaten en Berekenbaarheid

Oefening 2.3. Noteer de volgende verzamelingen d.m.v. (eenvoudig) voorschrift voor de eerste helft en d.m.v. opsomming voor de tweede helft.

3 De duale vectorruimte

Lineaire Algebra voor ST

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

Collegestof verzamelingenleer. Verzamelingenleer. Inhoud dit deel college. Verzamelingen. Universele en lege verzameling. Verzamelingen en elementen

Drie problemen voor de prijs van één

Opgaven Functies en Reeksen. E.P. van den Ban

Ingela Mennema. Roosters. Bachelorscriptie. Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk en H.D. Visse MSc. Datum Bachelorexamen: 28 juni 2016

Opgaven Inleiding Analyse

College WisCKI. Albert Visser. 17 oktober, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Equivalentierelaties.

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor 1ste fase Wiskunde. vrijdag 31 januari 2014, 8:30 12:30. Auditorium L.00.07

Coveringgebaseerde ruwverzamelingen en hun uitbreiding in de vaagverzamelingenleer. Tara Vanhecke

Matrixalgebra (het rekenen met matrices)

1 Groepen van orde 24.

I.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.

Lineaire Algebra voor ST

Verzamelingen deel 1. Eerste college

KU Leuven. Algebra. Notities. Tom Sydney Kerckhove

(b) Formuleer het verband tussen f en U(P, f), en tussen f en L(P, f). Bewijs de eerste. (c) Geef de definitie van Riemann integreerbaarheid van f.

Opgaven Getaltheorie en Cryptografie (deel 1) Inleverdatum: 28 februari 2002

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Vorig college. IN2505-II Berekenbaarheidstheorie. Aanbevolen opgaven. Wat is oneindigheid? College 5

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde. vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30

LINEAIRE ALGEBRA EN MEETKUNDE. G. Van Steen

Overzicht Fourier-theorie

Rationale tetraëders.

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde B met uitwerkingen

HOOFDSTUK 0. = α g1 α g2

RuG-Informatica-cursus Discrete Structuren, versie 2009/2010

Lineaire Algebra voor ST

Stabiele koppelingen (Engelse titel: Stable Matchings)

Niet-standaard analyse (Engelse titel: Non-standard analysis)

D. M. van Diemen. Homotopie en Hopf. Bachelorscriptie, 7 juni Scriptiebegeleider: dr. B. de Smit. Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden

Deelgroepen en normaaldelers

Je hebt twee uur de tijd voor het oplossen van de vraagstukken. µkw uitwerkingen. 12 juni 2015

IL-modellen en bisimulaties

Oplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Keuze-axioma (Axiom of Choice) Voor elke familie F van niet-lege verzamelingen bestaat er een functie f (een keuzefunctie) zodanig dat f(s) S S F.

Wiskunde. Verzamelingen, functies en relaties. College 6. Donderdag 7 Januari

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie 9 februari 2009 BEWIJZEN

Lineaire Algebra Een Samenvatting

Oefensommen tentamen Lineaire algebra 2 - december A =

College WisCKI. Albert Visser. 10 oktober, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Equivalentierelaties.

Logica voor AI. Responsiecollege. Antje Rumberg. 12 december Kripke Semantiek. Geldigheid. De bereikbaarheidsrelatie

EEN CONSTRUCTIEF ALGORITME

TW2040: Complexe Functietheorie

We beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen.

Vrije Universiteit Faculteit der Economische Wetenschappen en Bedrijfskunde Afdeling Econometrie

Tentamen lineaire algebra 2 17 januari 2014, 10:00 13:00 zalen 174, 312, 412, 401, 402

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

Lineaire Algebra voor W 2Y650

Elke uitspraak is waar of onwaar

Lineaire Algebra voor ST

Suprema in ruimten van operatoren

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

Verzamelingen deel 2. Tweede college

HERTENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Transcriptie:

Discrete Structuren Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie www.math.rug.nl/~piter piter@math.rug.nl 15 maart 2009 (Isomorfie en) RELATIES. Paragrafen 10.5,11.1,11.2,11.4,11.5 Discrete Structuren Week 7: Relaties

Onderwerpen Terugkoppeling in netwerken en zelfreferentie Isomorfie Partiële en lineaire ordening Eigenschappen van relaties Eigenschappen van relaties en matrices Afsluitingen Discrete Structuren Week 7: Relaties 1

Netwerken met zelfreferentie E = x E x E 1 0 1 1 0 0 E = x E x E 1?? 0 1 Hoe ziet de logica van de stabiele zelfreferente netwerken eruit? Discrete Structuren Week 7: Relaties 2

S-R-schuif f(s,r) = ( A ( f(s,r) ),B ( ) f(s,r) A ( f(s,r) ) = B ( f(s,r) ) = (S B ( f(s,r) )) ( A ( f(s,r) ) ) R Discrete Structuren Week 7: Relaties 3

S-R-schuif 2 f(s,r) = ( ( S B ( f(s,r) )) (, A ( f(s,r) ) ) ) R (S,R) f(s,r) (0,1) (1,0) (1,0) (0,1) (1,1) (1,0) (1,1) (0,1) Discrete Structuren Week 7: Relaties 4

Isomorfie Definition 1. [Boolese algebra isomorfisme]. Een Boolese algebra isomorfisme is een bijectie tussen twee Boolese algebra s B 1 en B 2 zodanig dat: voor alle x,y B 1. φ(x y) = φ(x) φ(y) (1) φ(x y) = φ(x) φ(y) (2) φ(x ) = φ(x) (3) Voorbeeld 1. Stel S = {1,2,3,...,n} en beschouw de Boolese algebra s: P(S), B n en FUN(S, B). Proposition 1. Deze algebra s zijn isomorf. Bewijs: De karakteristieke functie χ A van een verzameling A in P(S) zit ook in FUN(S, B). We definiëren: φ 1 : P(S) FUN(s, B) met: φ 1 (A) = χ A φ 1 is een bijectie van P(S) naar FUN(S, B). En bovendien: φ 1 (A B) = χ A B = χ A χ B = φ(a) φ(b)) Discrete Structuren Week 7: Relaties 5

Vervolg voorbeeld Er bestaat een φ 2 : FUN(S, B) B n. Voor een f in FUN(S, B) zit er een tupel ( f(1),...f(n) ) in B n. φ 2 (f) = ( f(1),...f(n) ) is een bijectie van FUN(S, B) naar B n. En bovendieen een Boolese algebra isomorfisme: φ 2 (f g) = ( (f g)(1),..., (f g)(n) ) def. φ 2 = ( f(1) g(1),..., (f(n) g(n) ) def. f g = ( (f(1),..., f(n) ) ( g(1),...,g(n) ) def. in B n = φ 2 (f) φ 2 (g) def. φ 2 En de compositie φ 2 φ 1 is een Boolese algebra isomorfisme van P(S) naar B n Theorem 1. [Boolese algebra isomorfisme]. Als A een verzameling van n atomen is, dan is er een isomorfisme van P(A) naar een Boolese algebra B met 2 n elementen. Corollary 1. Een eindige Boolese algebra heeft 2 n elementen (n P) en n atomen. Discrete Structuren Week 7: Relaties 6

Volledige ordening op R is een relatie die aan de volgende eigenschappen (R) x x voor alle x (AS) uit x y en y x volgt x = y voldoet: (T) uit x y en y z volgt x z (L) voor elke x en y geldt: x y of y x en als beide gelden ook: x = y Definition 2. Een relatie met deze eigenschappen heet een volledige (total) of lineaire ordening-srelatie. Discrete Structuren Week 7: Relaties 7

Partiële ordening Definition 3. Stel R is een relatie op S. R is een partiële ordening desda R reflexief, antisymmetrisch en transitief is. we noteren: x y voor (x,y) R. (R) (AS) (T) x x voor alle x S uit x y en y x volgt x = y uit x y en y z volgt x z Definition 4. (S, ) heet een partieel geordende verzameling (poset). Discrete Structuren Week 7: Relaties 8

Quasi ordening Gegeven een PO,, op een verzameling S, dan kunnen we definiëeren als: x y desda x y en x = y voldoet aan: (AR) (T) x x is onwaar voor alle x S uit x y en y z volgt x z Definition 5. [Quasi ordening]. Elke antireflexieve transitieve relatie heet een quasiordening. Definition 6. [Bedekking]. Gegeven een PO-relatie op S, dan bedekt een element t een element s indien s t er is geen u in S met s u t. Definition 7. [Hasse-diagram]. Een Hasse-diagram van een PO-set S, is een digraaf met S als de verzameling knopen en met ribbe (t,s) desda t bedekt s.. Discrete Structuren Week 7: Relaties 9

Een Hasse-diagram van de PO-set (S, ) met S = {1,2,3,4,5,6} Een Hasse-diagram van de PO-set (P{a,b,c}, ) Discrete Structuren Week 7: Relaties 10

Theorem 2. Elke eindige PO-set heeft een Hasse-diagram. Definition 8. [Minimaal/maximaal element]. Van een poset (P, ) is x P een minimaal/maximaal element als er geen y in P is zodat y x/x y Definition 9. [Subposet]. S is een subposet van (P, ) als S P. Merk op dat de beperking van tot S ook reflexief antisymmetrisch en transitief is. Definition 10. [Minimum/ maximum]. x is een minimum/maximum van een subposet S als y S : x y / y S : y x (notatie: x = min(s) / x = max(s)) Definition 11. [Beneden/bovengrens]. Als zo n minimum/maximum niet in S zit maar wel in P S dan heet zo n element een benedengrens /bovengrens. Discrete Structuren Week 7: Relaties 11

Definition 12. [Grootste beneden/kleinste bovengrens]. x is de grootste benedengrens van S als voor elke benedengrens y van S geldt: y x. (idem kleinste bovengrens) Discrete Structuren Week 7: Relaties 12

Tralie Definition 13. [Tralie(Lattice)]. Een tralie (L,,, ) is een partieel geordende verzameling (L, ), waarin voor elk tweetal elementen x enyde verzameling {x, y} zowel een supremum (= kleinste bovengrens / least upper bound) x y als een infimum (= grootste ondergrens / greatest lower bound) x y heeft. Uit de definitie volgt direct dat elke eindige (niet-lege) deelverzameling ook een supremum en een infimum heeft. Definition 14. Een tralie met zowel een grootste als een kleinste element, gewoonlijk aangeduid met respectievelijk 1 en 0, heet begrensd. Door aan een partieel geordende verzameling een grootste en een kleinste element toe te voegen ontstaat een begrensde tralie. Discrete Structuren Week 7: Relaties 13

Tralie-eigenschappen Proposition 2. [Dualiteit]. Door omkering van de ordening ontstaat uit een tralie een andere tralie, waarin als het ware de begrippen groter en kleiner omgewisseld zijn. Is (L,,, ) een tralie, dan is ook (L,,, ) er één. Proposition 3. [Ordening]. De ordening en de begrippen supremum en infimum zijn erg met elkaar verbonden. In feite leggen supremum en infimum de ordening vast. Als namelijk (L,,, ) en (L,,, ) beide tralies zijn, is, d.w.z. beide tralies hebben dezelfde partile ordening. De ordening wordt immers bepaald door: of wat equivalent is: x y x = x y x y y = x y Dus:. x y x = x y x y Discrete Structuren Week 7: Relaties 14

Speciale ordeningen Definition 15. [Keten (chain)]. S heet een keten als S een partiële ordening waarvan elk paar elementen vergelijkbaar is: s,t S : s t t s Definition 16. [Welgeordende keten]. Een keten S is welgeordend als elke deelverzameling van S een kleinste element heeft Definition 17. [Product ordening]. Stel (S, s ) en (T, t ) zijn posets en voor s,s S en t,t T geldt: s s s en t t t desda (s,t) (s,t ) dan is een product-ordening op S T. Discrete Structuren Week 7: Relaties 15

Definition 18. [Filing ordening]. Als (S 1, 1 ),..., (S n, n ) posets zijn de relatie ops 1... S n gedefinieerd is als: (s 1,...,s n ) (t 1,...,t n ) indien s 1 t 1 of er is een r {2..n} zo dat s 1 = t 1... s r 1 = t r 1 s r = r t r dan is een quasi-ordening die een partiële ordening, de filing ordening, op S 1... S n induceert. Theorem 3. Als (S 1, 1 ),..., (S n, n ) ketens zijn, dan is de filing ordening op S 1... S n ook een keten. Definition 19. [Lexicografische ordening]. Als Σ een alfabet is dan is L een lexicografische ordening op Σ als L een filing ordening is. Discrete Structuren Week 7: Relaties 16

Boolese Matrices a 11 a 12.... a 1n a i1 a i2.... a in a m1 a m2... a mn A b 11 b 12... b 1k... b 1p b 21. b 22.... b 2k.... b 2p. b n1 b n2... b nk... b np B = c 11 c 12... c 1p c 21 c 22... c 2p.. c ik. c n1 c n2... c np AB Het scalair matrixproduct: c i,k = Het boolese matrixproduct: n j=1 a ij b jk c i,k = n a ij b jk j=1 Discrete Structuren Week 7: Relaties 17

Eigenschappen van relaties Functies als relaties. De functie f : S T is synomiem met: R f = {(s,t) S T : f(s) = t} Definition 20. [Functiecompositie]. Stel f : S T en f : T U, dan is de compositie van g op f: g f : S U synoniem met: R g f = {(s,u) S U : (g f)(s) = g(f(s)) = u} De compositie van R 1 : S T en R 2 : T U noteren we als: R 1 R 2 = R 1 R 2 : S U en is gedefinieerd door: R 2 R 1 = {(s,u) S U : t T ( (s,t) R 1 (t,u) R 2 ) Associativiteit van relaties. Als R 1 : S T, R 2 : T U en R 3 : U V dan (R 1 R 2 )R 3 = R 1 (R 2 R 3 ) Discrete Structuren Week 7: Relaties 18

Transitiviteit Theorem 4. Als R 1 een relatie is van S naar T en R 2 een relatie van T naar U, en A 1 en A 2 zijn de corresponderende matrices van R 1 en R 2, dan is A 1 A 2 de corresponderen de matrix van de compositie R 1 R 2. Theorem 5. Als R een realtie is op S, dan is R transitief desda R 2 R Discrete Structuren Week 7: Relaties 19

R A A = 1 0 0 1 0 1 1 1 0 A = 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 = 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 R * R Discrete Structuren Week 7: Relaties 20

Afsluitingen Definition 21. [Afsluiting]. Als R een relatie is dan is de kleinste relatie die R bevat en bovendien: 1. reflexief is, de reflexieve afsluiting van R : r(r) 2. symmetrisch is, de symmetrische afsluiting van R : s(r) 3. transitief is, de transitieve afsluiting van R : t(r) Proposition 4.. Als R een relatie is dan is: 1. R = r(r) desda R reflexief is. 2. R = s(r) desda R symmetrisch is. 3. R = t(r) desda R transitief is. Bovendien: r(r(r)) = r(r) s(s(r)) = s(r) t(t(r)) = t(r) Discrete Structuren Week 7: Relaties 21

A = 0 0 0 1 0 1 0 1 0 r(a) = 1 0 0 1 1 1 0 1 1 Discrete Structuren Week 7: Relaties 22

s(a) = 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t(a) = 0 1 0 1 0 1 1 1 1 Discrete Structuren Week 7: Relaties 23

Theorem 6. Als R een relatie is opsen E = {(x,x) : x S} dan: (r) r(r) = R E (s) s(r) = R R (t) t(r) = R k Lemma 1. k=1 1. Als R reflexief is dan ook s(r) en t(r). 2. Als R symmetrisch is dan ook r(r) en t(r). 3. Als R transitief is dan ook r(r) en s(r). Theorem 7. Voor elke relatie R op S is tsr(r) de kleinste equivalentierelatie die R bevat. Bewijs: a ( ): r(r) is reflexief. b ( ): Beschouw de equivalentiereatie R, zodat R R r(r) r(r ) = R Dus: sr(r) s(r ) = R En dus: tsr(r) t(r ) = R r(r) r(r ) = R Dus: sr(r) s(r ) = R En dus: tsr(r) t(r ) = R Dus tsr(r) is de kleinste equivalentierelatie die R bevat. Discrete Structuren Week 7: Relaties 24