Các công thức tập hợp toán rời rạc

  • 1.
  • 2. phép toán trên quan hª
  • 3. phép toán trên quan hª Cho các quan hª R1 và R2 t¯ t™p hÒp A ∏n t™p hÒp B. B i vì R1 ✓ A ⇥ B và R2 ✓ A ⇥ B nên cÙng có các quan hª sau t¯ A ∏n B. I R1 S R2 I R1 T R2 I R1 R2 I R2 R1
  • 4. các quan hª R1 và R2 t¯ t™p hÒp A = {1, 2, 4, 5, a, b} ∏n t™p hÒp B = {a, b, 3, c, d} nh˜ sau R1 = {(2, a) , (a, a) , (b, c) , (2, 3) , (4, d)} , R2 = {(5, 3) , (4, b) , (4, d) , (b, b) , (2, 3)} . Khi ó R1 [ R2 = {(2, a) , (a, a) , (b, c) , (2, 3) , (4, d) , (5, 3) , (4, b) , (b, b)} , R1 R2 = {(2, 3) , (4, d)} , R1 R2 = {(2, a) , (a, a) , (b, c)} .
  • 5. phép toán trên quan hª Cho R1 là mÎt quan hª t¯ t™p hÒp A ∏n t™p hÒp B và R2 là mÎt quan hª t¯ t™p hÒp B ∏n t™p hÒp C. Khi ó ta ‡nh nghæa quan hª hÒp R2 R1 t¯ t™p hÒp A ∏n t™p hÒp C nh˜ sau R2 R1 = (x, y) 2 A ⇥ C : 9z 2 B, (x, z) 2 R1 và (z, y) 2 R2 .
  • 6. các t™p hÒp A = {(1, 2, 3, 4, a, b)} , B = {2, a, c, d, e} , C = {1, 2, 3, 5, a, b, c} . Xét quan hª R1 t¯ A ∏n B; R2 t¯ B ∏n C và R3 t¯ C ∏n A nh˜ sau R1 = {(1, a) , (4, 2) , (3, d) , (a, a) , (b, c)} , R2 = {(2, 1) , (2, 2) , (a, b) , (a, 5) , (c, b) , (d, 3)} , R3 = {(1, 1) , (3, a) , (b, 2) , (5, 4)} . 1 Tìm R2 R1 và R3 R2. 2 Tìm R3 (R2 R1) . 3 Tìm (R3 R2 R1)3 .
  • 7. các t™p hÒp A = {(1, 2, 3, 4, a, b)} , B = {2, a, c, d, e} , C = {1, 2, 3, 5, a, b, c} . Xét quan hª R1 t¯ A ∏n B; R2 t¯ B ∏n C và R3 t¯ C ∏n A nh˜ sau R1 = {(1, a) , (4, 2) , (3, d) , (a, a) , (b, c)} , R2 = {(2, 1) , (2, 2) , (a, b) , (a, 5) , (c, b) , (d, 3)} , R3 = {(1, 1) , (3, a) , (b, 2) , (5, 4)} . Tr£ lÌi R2 R1 = {(1, b) , (1, 5) , (4, 1) , (4, 2) , (3, 3) , (a, b) , (a, 5) , (b, b)} , R3 R2 = {(2, 1) , (a, 2) , (a, 4) , (c, 2) , (d, a)} .
  • 8. các t™p hÒp A = {(1, 2, 3, 4, a, b)} , B = {2, a, c, d, e} , C = {1, 2, 3, 5, a, b, c} . Xét quan hª R1 t¯ A ∏n B; R2 t¯ B ∏n C và R3 t¯ C ∏n A nh˜ sau R1 = {(1, a) , (4, 2) , (3, d) , (a, a) , (b, c)} , R2 = {(2, 1) , (2, 2) , (a, b) , (a, 5) , (c, b) , (d, 3)} , R3 = {(1, 1) , (3, a) , (b, 2) , (5, 4)} . Tr£ lÌi R3 (R2 R1) = {(1, 2) , (1, 4) , (4, 1) , (3, a) , (a, 2) , (a, 4) , (b, 2)} .
  • 9. các t™p hÒp A = {(1, 2, 3, 4, a, b)} , B = {2, a, c, d, e} , C = {1, 2, 3, 5, a, b, c} . Xét quan hª R1 t¯ A ∏n B; R2 t¯ B ∏n C và R3 t¯ C ∏n A nh˜ sau R1 = {(1, a) , (4, 2) , (3, d) , (a, a) , (b, c)} , R2 = {(2, 1) , (2, 2) , (a, b) , (a, 5) , (c, b) , (d, 3)} , R3 = {(1, 1) , (3, a) , (b, 2) , (5, 4)} . Tr£ lÌi (R3 R2 R1)3 = {(1, 2) , (1, 4) , (4, 1) , (3, 1) , (a, 2) , (a, 4)} .
  • 10. quan hª
  • 11. quan hª b¨ng ma tr™n Cho R là mÎt quan hª t¯ t™p hÒp A = {a1, a2, . . . , am} ∏n t™p hÒp B = {b1, b2, . . . , bn}. Khi ó ma tr™n MR, bi∫u diπn cho quan hª R là mij = ( 1 n∏u (ai, bj) 2 R, 0 n∏u (ai, bj) /2 R. mij là ph¶n t˚ n¨m hàng i cÎt j cıa M
  • 12. quan hª R t¯ t™p hÒp A = {a1, a2, a3, a4, a5} ∏n t™p hÒp B = {b1, b2, b3, b4} nh˜ sau R = {(a2, b3) , (a4, b4) , (a1, b2) , (a5, b4) , (a2, b1) , (a1, b1)} . Ma tr™n bi∫u diπn cho quan hª này là: MR = 2 6 6 6 6 4 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 3 7 7 7 7 5 5⇥4 .
  • 13. ∫ l™p ma tr™n bi∫u diπn mÎt quan hª ta c¶n ph£i chø rõ th˘ t¸ các ph¶n t˚. Ví dˆ, muËn l™p ma tr™n bi∫u diπn quan hª t¯ t™p hÒp A = {a, 2, c, 1, e} ∏n t™p hÒp B = {1, 2, d, f, e}, ta c¶n chø rõ các ph¶n t˚ cıa A và B, âu là a1, a2, . . . âu là b1, b2, . . . t˜Ïng ˘ng. Chú ˛, vÓi các th˘ t¸ ßn ‡nh khác nhau thì ma tr™n bi∫u diπn quan hª có th∫ khác nhau. I Ma tr™n bi∫u diπn cho mÎt quan hª trên t™p hÒp A luôn là ma tr™n vuông.
  • 14. hª R trên t™p hÒp A có ma tr™n bi∫u diπn 2 6 6 4 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 3 7 7 5 . Ph˜Ïng án nào sau ây úng cho quan hª R? 1 Ph£n x§ 2 Ëi x˘ng 3 Ph£n Ëi x˘ng 4 B≠c c¶u 5 V¯a ph£n x§ v¯a b≠c c¶u
  • 15. các ma tr™n bi∫u diπn quan hª R1 và R2 trên t™p hÒp A (vÓi cùng mÎt th˘ t¸ ßn ‡nh cıa các ph¶n t˚ trên A), MR1 = 2 6 6 4 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 3 7 7 5 và MR2 = 2 6 6 4 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 3 7 7 5 . Ma tr™n 2 6 6 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 7 7 5 là ma tr™n bi∫u diπn quan hª nào trong các quan hª: R1 S R2; R1 T R2; R1 R2; R2 R1; R2 1?
  • 16. quan hª b¨ng Á th‡ có h˜Óng Có th∫ bi∫u diπn mÎt quan hª trên t™p hÒp A b¨ng Á th‡ có h˜Óng. Ví dˆ. Bi∫u diπn quan hª R = {(a, b) , (a, c) , (a, d) , (b, b) , (b, c) , (b, d) , (c, d)} trên t™p hÒp A = {a, b, c, d, e} . a b c d e
  • 17. Á th‡ bi∫u diπn mÎt quan hª trên t™p hÒp A nh˜ sau: a b c d e Quan hª này tho£ mãn tính chßt nào d˜Ói ây? 1 Ph£n x§ 2 Ëi x˘ng 3 Ph£n Ëi x˘ng 4 B≠c c¶u 5 Không ph£n x§, không Ëi x˘ng, không b≠c c¶u
  • 18. cıa quan hª
  • 19. ph£n x§ Cho R là mÎt quan hª trên t™p hÒp A (R có th∫ không ph£n x§). Bao óng ph£n x§ cıa R là mÎt quan hª R⇤ trên A, tho£ mãn Áng thÌi hai i∑u kiªn I R⇤ là ph£n x§ và R ✓ R⇤. I VÓi bßt k˝ quan hª R0 trên A, n∏u R0 cÙng ph£n x§ và R ✓ R0 thì ta ph£i có R⇤ ✓ R0. Nói mÎt cách khác, bao óng ph£n x§ cıa mÎt quan hª R là quan hª ph£n x§ nh‰ nhßt trong sË tßt c£ các quan hª ph£n x§ ch˘a R.
  • 20. bao óng ph£n x§ cıa quan hª R = {(1, 2) , (2, 3) , (3, 4)} trên t™p hÒp A = {1, 2, 3, 4, 5} .
  • 21. Ëi x˘ng Cho R là mÎt quan hª trên t™p hÒp A (R có th∫ không Ëi x˘ng). Bao óng Ëi x˘ng cıa R là mÎt quan hª R⇤ trên A, tho£ mãn Áng thÌi hai i∑u kiªn I R⇤ là Ëi x˘ng và R ✓ R⇤. I VÓi bßt k˝ quan hª R0 trên A, n∏u R0 cÙng Ëi x˘ng và R ✓ R0 thì ta ph£i có R⇤ ✓ R0. Nói mÎt cách khác, bao óng Ëi x˘ng cıa mÎt quan hª R là quan hª Ëi x˘ng nh‰ nhßt trong sË tßt c£ các quan hª Ëi x˘ng ch˘a R.
  • 22. bao óng Ëi x˘ng cıa quan hª R = {(1, 2) , (2, 3) , (3, 4)} trên t™p hÒp A = {1, 2, 3, 4, 5} .
  • 23. b≠c c¶u Cho R là mÎt quan hª trên t™p hÒp A (R có th∫ không b≠c c¶u). Bao óng b≠c c¶u cıa R là mÎt quan hª R⇤ trên A, tho£ mãn Áng thÌi hai i∑u kiªn I R⇤ là b≠c c¶u và R ✓ R⇤. I VÓi bßt k˝ quan hª R0 trên A, n∏u R0 cÙng b≠c c¶u và R ✓ R0 thì ta ph£i có R⇤ ✓ R0. Nói mÎt cách khác, bao óng b≠c c¶u cıa mÎt quan hª R là quan hª b≠c c¶u nh‰ nhßt trong sË tßt c£ các quan hª b≠c c¶u ch˘a R.
  • 24. bao óng b≠c c¶u cıa quan hª R = {(1, 2) , (2, 3) , (3, 4)} trên t™p hÒp A = {1, 2, 3, 4, 5} .
  • 25. quan hª R trên t™p hÒp A = {a, b, c, d} vÓi ma tr™n bi∫u diπn 2 6 6 4 a b c d a 1 1 0 0 b 1 0 0 1 c 0 0 1 0 d 0 1 1 0 3 7 7 5. Tìm bao óng b≠c c¶u cıa R.
  • 26. th˘ t¸
  • 27. th˘ t¸ MÎt quan hª R trên t™p hÒp A gÂi là quan hª th˘ t¸ n∏u nó tho£ mãn Áng thÌi I Ph£n x§. I Ph£n Ëi x˘ng. I B≠c c¶u.
  • 28. t™p sË nguyên d˜Ïng Z+ xét quan hª R = n (x, y) 2 Z+ ⇥ Z+ : y x 2 Z o . Ta thßy R là mÎt quan hª th˘ t¸ trên Z+.
  • 29. chú ˛ I N∏u R là mÎt quan hª th˘ t¸ trên t™p hÒp A, khi ó ng˜Ìi ta th˜Ìng thay th∏ k˛ hiªu a R b b i k˛ hiªu a b. I Khi R là mÎt quan hª th˘ t¸ trên t™p hÒp A, ng˜Ìi ta th˜Ìng nói t™p hÒp A cùng vÓi quan hª th˘ t¸ R (t˘c c∞p (A, R)) là mÎt poset. I N∏u (A, R) là mÎt poset và hai ph¶n t˚ bßt k˝ a, b 2 A ta ∑u có: (a, b) 2 R ho∞c (b, a) 2 R, thì t™p A ˜Òc gÂi là s≠p th˘ t¸ toàn ph¶n b i quan hª th˘ t¸ R.
  • 30. t™p sË nguyên d˜Ïng Z+ xét các quan hª th˘ t¸ sau R1 = n (x, y) 2 Z+ ⇥ Z+ : y x 2 Z o , R2 = (x, y) 2 Z+ ⇥ Z+ : x y 0 . Khi ó poset (Z+, R1) không s≠p th˘ t¸ toàn ph¶n, poset (Z+, R2) s≠p th˘ t¸ toàn ph¶n.
  • 31. ph¶n t˚ ∞c biªt trong poset Gi£ s˚ (A, R) là mÎt poset. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là ph¶n t˚ tËi §i (maximal) cıa t™p hÒp A n∏u: không tÁn t§i a 2 A sao cho a 6= x và x a. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là ph¶n t˚ tËi ti∫u (minimal) cıa t™p hÒp A n∏u: không tÁn t§i a 2 A sao cho a 6= x và a x.
  • 32. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 13} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ tËi §i, ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ tËi ti∫u trên t™p hÒp A?
  • 33. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 13} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ tËi §i, ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ tËi ti∫u trên t™p hÒp A? Tr£ lÌi I Ph¶n t˚ tËi §i là: 4, 6, 7, 9, 13. I Ph¶n t˚ tËi ti∫u là: 2, 3, 7, 13.
  • 34. ph¶n t˚ ∞c biªt trong poset Gi£ s˚ (A, R) là mÎt poset. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là ph¶n t˚ lÓn nhßt cıa t™p hÒp A n∏u: vÓi mÂi a 2 A, ta luôn có a x. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là ph¶n t˚ nh‰ nhßt cıa t™p hÒp A n∏u: vÓi mÂi a 2 A, ta luôn có x a.
  • 35. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 252} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ lÓn nhßt, ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ nh‰ nhßt trên t™p hÒp A?
  • 36. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 252} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ lÓn nhßt, ph¶n t˚ nào là ph¶n t˚ nh‰ nhßt trên t™p hÒp A? Tr£ lÌi I Ph¶n t˚ lÓn nhßt là: 252. I Không tÁn t§i ph¶n t˚ nh‰ nhßt.
  • 37. ph¶n t˚ ∞c biªt trong poset Gi£ s˚ (A, R) là mÎt poset và B ✓ A. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là c™n trên cıa t™p hÒp B n∏u: vÓi mÂi b 2 B, ta luôn có b x. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là c™n d˜Ói cıa t™p hÒp B n∏u: vÓi mÂi b 2 B, ta luôn có x b.
  • 38. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 252} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Các ph¶n t˚ nào là c™n trên, c™n d˜Ói cıa t™p hÒp B = {2, 4, 7}?
  • 39. t™p hÒp A = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 252} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Các ph¶n t˚ nào là c™n trên, c™n d˜Ói cıa t™p hÒp B = {2, 4, 7}? Tr£ lÌi I C™n trên cıa t™p hÒp B là: 252. I Không có c™n d˜Ói cıa t™p hÒp B.
  • 40. ph¶n t˚ ∞c biªt trong poset Gi£ s˚ (A, R) là mÎt poset và B ✓ A. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là c™n trên nh‰ nhßt cıa t™p hÒp B n∏u: x là c™n trên cıa t™p hÒp B và vÓi mÂi c™n trên y bßt k˝ cıa B ta ∑u có x y. I Ph¶n t˚ x 2 A gÂi là c™n d˜Ói lÓn nhßt cıa t™p hÒp B n∏u: x là c™n d˜Ói cıa t™p hÒp B và vÓi mÂi c™n d˜Ói y bßt k˝ cıa B ta ∑u có y x.
  • 41. t™p hÒp A = {2, 4, 6, 7, 12, 30, 60, 90, 100, 360, 540} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là c™n trên nh‰ nhßt, c™n d˜Ói lÓn nhßt cıa t™p hÒp B = {60, 90} .
  • 42. t™p hÒp A = {2, 4, 6, 7, 12, 30, 60, 90, 100, 360, 540} và quan hª th˘ t¸ R trên t™p hÒp A nh˜ sau: R = n (x, y) 2 A ⇥ A : y x 2 Z o . Ph¶n t˚ nào là c™n trên nh‰ nhßt, c™n d˜Ói lÓn nhßt cıa t™p hÒp B = {60, 90} . Tr£ lÌi I Không có c™n trên nh‰ nhßt cıa t™p hÒp B. I C™n d˜Ói lÓn nhßt cıa t™p hÒp B là 30.
  • 43. chú ˛ I Ph¶n t˚ lÓn nhßt, ph¶n t˚ nh‰ nhßt cıa mÎt poset có th∫ không tÁn t§i. Tuy nhiên nó là duy nhßt n∏u tÁn t§i, t˘c là không th∫ có hai ph¶n t˚ khác nhau Áng thÌi là ph¶n t˚ lÓn nhßt, cÙng v™y cho ph¶n t˚ nh‰ nhßt. I N∏u mÎt poset có ph¶n t˚ lÓn nhßt thì ph¶n t˚ này cÙng là ph¶n t˚ tËi §i. T˜Ïng t¸, n∏u mÎt poset có ph¶n t˚ nh‰ nhßt thì ph¶n t˚ này cÙng là ph¶n t˚ tËi ti∫u. I Ph¶n t˚ tËi §i hay ph¶n t˚ tËi ti∫u cıa mÎt poset có th∫ không duy nhßt. Tuy nhiên n∏u poset có ph¶n t˚ lÓn nhßt thì nó chø có duy nhßt mÎt ph¶n t˚ tËi §i, t˜Ïng t¸ n∏u poset ch˘a ph¶n t˚ nh‰ nhßt thì nó chø có duy nhßt mÎt ph¶n t˚ tËi ti∫u. I C™n trên, c™n d˜Ói cıa mÎt t™p hÒp B trong mÎt poset có th∫ không tÁn t§i, không duy nhßt. I C™n trên nh‰ nhßt, c™n d˜Ói lÓn nhßt cıa mÎt t™p hÒp B trong mÎt poset có th∫ không tÁn t§i, nh˜ng n∏u tÁn t§i thì duy nhßt.
  • 44. chú ˛ I MÎt poset có h˙u h§n ph¶n t˚ thì luôn tÁn t§i ít nhßt mÎt ph¶n t˚ tËi §i và ít nhßt mÎt ph¶n t˚ tËi ti∫u trong poset ó. I MÎt poset có h˙u h§n ph¶n t˚, n∏u có úng mÎt ph¶n t˚ tËi §i thì nó tÁn t§i ph¶n t˚ lÓn nhßt (ph¶n t˚ lÓn nhßt là ph¶n t˚ tËi §i ó). T˜Ïng t¸, mÎt poset có h˙u h§n ph¶n t˚, n∏u có úng mÎt ph¶n t˚ tËi ti∫u thì nó tÁn t§i ph¶n t˚ nh‰ nhßt (ph¶n t˚ nh‰ nhßt là ph¶n t˚ tËi ti∫u ó).
  • 45. chú ˛ I MÎt poset có h˙u h§n ph¶n t˚ thì luôn tÁn t§i ít nhßt mÎt ph¶n t˚ tËi §i trong poset ó. Ch˘ng minh Lßy ph¶n t˚ x1 2 A tu˝ ˛. N∏u x1 là ph¶n t˚ tËi §i thì ta có i∑u ph£i ch˘ng minh. N∏u x1 không tËi §i thì ph£i tÁn t§i x2 2 A sao cho: x2 6= x1 và x1 x2. N∏u x2 là ph¶n t˚ tËi §i thì ta có i∑u ph£i ch˘ng minh, ng˜Òc l§i ph£i tÁn t§i ph¶n t˚ x3 2 A sao cho: x3 6= x2 và x2 x3. Chú ˛, ta cÙng có x3 6= x1 vì n∏u không thì d®n ∏n x1 = x2. C˘ nh˜ v™y, n∏u ta không tìm ˜Òc ph¶n t˚ tËi §i thì ta xây d¸ng ˜Òc dãy x1 x2 . . . và xi 6= xj n∏u i 6= j. Mâu thu®n vÓi tính chßt h˙u h§n cıa t™p A.
  • 46. chú ˛ I MÎt poset có h˙u h§n ph¶n t˚, n∏u có úng mÎt ph¶n t˚ tËi §i thì nó tÁn t§i ph¶n t˚ lÓn nhßt (ph¶n t˚ lÓn nhßt là ph¶n t˚ tËi §i ó). Ch˘ng minh Gi£ s˚ x 2 A là ph¶n t˚ tËi §i duy nhßt cıa A. Ta ch˘ng minh x là ph¶n t˚ lÓn nhßt cıa A. Gi£ s˚ ng˜Òc l§i, khi ó tÁn t§i x1 2 A sao cho x1 6 x. D®n ∏n x1 6= x, v™y x1 không là ph¶n t˚ tËi §i cıa A. Do ó tÁn t§i x2 2 A sao cho: x2 6= x1 và x1 x2. Lúc này ta cÙng thßy x2 6= x. Do ó x2 không là ph¶n t˚ tËi §i cıa A, i∑u này d®n ∏n tÁn t§i x3 2 A sao cho: x3 6= x2 và x2 x3. Ta cÙng thßy x3 6= x, vì n∏u không thì d®n ∏n x1 x. C˘ nh˜ v™y, ta xây d¸ng ˜Òc dãy x1 x2 . . . và xi 6= xj n∏u i 6= j. Mâu thu®n vÓi tính chßt h˙u h§n cıa t™p A.