(relace uspořádání, uspořádané množiny a svazy, číselné obory)
Usporiadanie a predusporiadanie
Usporiadaná množina
Príkladom lineárne usporiadaných množín sú N, Z, Q, R vzhľadom k usporiadaniu podľa veľkosti. Príkladom predusporiadanej množiny, ktorá nie je usporiadaná je (Z*,|), kde Z* je množina všetkých nenulových celých čísel a | je relace deliteľnosti (množina (N,|) usporiadaná je) 1).
Na usporiadaných množinách môžeme definovať ďalšie relace usporiadania:
Nech M je množina a usporiadaná množina. Nech . Definujeme binárnu relaci na F predpisom:
Potom je usporiadaná množina a usporiadanie sa nazýva „po bodoch“.
Nech a sú usporiadané množiny. Definujeme binárnu relaci na predpisom:
Potom je usporiadaná množina a usporiadanie sa nazýva „po zložkách“.
Nech a sú usporiadané množiny. Definujeme binárnu relaci na predpisom:
Potom je usporiadaná množina a usporiadanie sa nazýva „lexikografické“. Ak sú usporiadania a lineárne, je aj usporiadanie lineárne.
Nech je usporiadaná množina.
Najmenší prvok je prvok taký, že .
Minimálny prvok je prvok taký, že (x je minimálny práve vtedy, keď neexistuje žiadny prvok menší ako x).
Najväčší prvok je prvok taký, že .
Maximálny prvok je prvok taký, že (x je maximálny práve vtedy, keď neexistuje žiadny prvok väčší ako x).
Najmenší (najväčší) prvok, ak existuje, je jediný a zároveň minimálny (maximálny). Minimálnych (maximálnych) prvkov môže byť viac, potom ale neexistuje najmenší (najväčší) prvek.
Usporiadané množiny môžeme prehľadne zobraziť pomocou tzv. Hasseovských diagramov. Nech sú usporiadané množiny zadané nasledovne 2):
Prvok a1 je minimálny a najmenší, prvky a3, a4 sú maximálne. Prvok b1 je minimálny a najmenší, prvok b2 maximálny a najväčší.
Pomocou Hasseovských diagramov môžeme znázorniť usporiadané množiny , kde je usporiadanie po zložkách a , kde je lexikografické usporiadanie:
Svaz
Nech je usporiadaná množina.
Prvok je horná závora množiny .
Prvok je suprémum množiny (supA) x je najmenšia horná závora množiny A (t.j. pre ľubovoľnú hornú závoru y množiny A platí ).
Prvok je dolná závora množiny .
Prvok je infimum množiny (infA) x je najväčšia dolná závora množiny A (t.j. pre ľubovoľnú dolnú závoru y množiny A platí ).
Špeciálne prípady:4).
Přehledné vysvětlení i s příklady:5).
je najmenší prvok usporiadanej množiny M a je najväčší prvok M (ak existujú).
V usporiadanej množine , kde P(M) je potenčná množina množiny M a X je neprázdna podmnožina P(M) platí:
Veta 1 (Faktická správnost věty 1 je zpochybněna, viz diskusi)
Dôkaz predchádzajúcej vety môžete nájsť v skriptách 6).
Svaz a úplný svaz
Z predchádzajúcich definícií vyplývajú nasledovné dôsledky:
Príklady svazov a úplných svazov:
Krásně nakreslený příklad svazu + suprema a infima pro jeho podmnožiny zdroj7)
Medzi prirodzené čísla N patria čísla 1, 2, 3, 4, 5,…, do N0 patrí aj 0. Prirodzené čísla konštruujeme pomocou množín:
…
Vždy platí, že číslo n vyjadríme ako .
Celé čísla konštruujeme nasledovným spôsobom:
Definujeme na množine relaci vzťahom:
Jedná sa o relaci ekvivalence, ak položíme , dostaneme rozklad množiny. Triedu ekvivalence určenú prvkom označíme (reprezentuje rozdiel a-b). Definujeme operácie:
(tip: operácie sa ľahko pamätajú, ak si pod predstavíte )
Uvedené definície nezávisia na voľbe reprezentantov 8). Prirodzenému číslu n odpovedá celé číslo
Na množine ( značí množinu nenulových celých čísel) definujeme relaci vzťahom:
Jedná sa o relaci ekvivalence, ak položíme , dostaneme rozklad množiny. Triedu ekvivalence určenú prvkom označíme (reprezentuje zlomok ). Definujeme operácie:
(tip: operácie sa ľahko pamätajú, ak si pod predstavíte )
Pre platí . Celému číslu a odpovedá racionálne číslo .
Konštrukcia reálnych čísiel je trochu zložitejšia, preto tu nebudem uvázdať celý postup. Je nutné definovať usporiadanie na množinách Z a Q a následne definovať operácie pomocou rezov množiny Q. R definujeme ako množinu všetkých rezov, ktoré sú buď mezery (iracionálne čísla) alebo dedekindovské rezy 1.druhu (racionálne čísla). Viac informácií nájdete v skriptách 9).
Množinu komplexných čísel C chápeme ako množinu všetkých dvojíc reálnych čísel, teda . Pre ľubovoľné definujeme operácie sčítania a násobenia:
Ak komplexné číslo (0,1) označíme i a (t,0) t, môžeme každé komplexné číslo písať v tvare:
(algebraický tvar, a - reálna časť, b -imaginárna časť)
Pre imaginárnu jednotku platí , to nám dovoľuje riešiť aj také rovnice (napr. ), ktoré v obore reálnych čísel nemajú riešenie.
Z algebraického tvaru a ze vztahu pak můžeme zpětně rekonstruovat násobení komplexních čísel:
Dušan Katona, ICQ: 426 081 873, snad do 27.5
hotovo: <99%>
môžete kluďne niečo doplniť alebo opraviť
Otázku si přečetl pan RNDr. Jan Bouda a rámcově prošel. Jeho podněty pro doplnění textu, opravy nesrovnalostí a odstranění matoucích či k otázce se nevztahujících textů byly do otázky zaneseny. Tato kontrola je jen rámcová, stále se může stát, že v otázce zůstala zapomenutá chybka či nesrovnalost, vyučující za toto nenese odpovědnost, berte tuto rámcovou kontrolu jako formu pomoci od vyučujících pro studenty.
Diskuze
Chapu dobre, ze nejmensi prvek je mensi nez VSECHNY ostatni, a tak znamenko < neznamena „mensi rovno“, ale je symbolem pro usporeadani…
Jeste jedna otazecka… co je ta ekvivalence Z v celych cislech ze Zo do Zo. Respektive Q v racionalnich.. nejak jem to nepobral. Dik
ano, najmensi prvok musi byt porovnatelny a byt mensi so vsetkymi ostatnymi, aby bol najmensi
ta relace ekvivalence ti urcuje, kedy su tie prvky „rovnake“, aby si mohol nasledne spravit rozklad mnoziny…teda pri Q, mas ad = cb pre zlomky a/b a c/d –> napr 1/2 a 2/4 ti dava 1*4 = 2*2, preto su 1/2 a 2/4 v relaci a patria do rovnakej faktorovej mnoziny rozkladu Q
jaaj, chapu.. dik
chybi mi tu komplexni cisla
mozem ich sem doplnit, ale len definiciu, konstrukciu komplexnych cisel sme sa nikde neucili…
myslim ze by tam mely byt zmineny. Podle me by stacilo ze nosna mnozina je R x R a ze maji realnou a imaginarni cast, ze lze provest odmocninu z -1
doplnil som, ak nieco este chyba, mozes to kludne doplnit :)
Definice a konstrukce jsou v Algebře 1. Je to faktorové těleso neboli polynomy nad reálnými čísly podělené ideálem x^2 + 1. Jinými slovy, jsou to polynomy nad reálnými čísly, které jsou stupně menšího než 2. Navíc právě tento polynom má řešení, jímž je polynom x neboli imaginární jednotka. No ale věřím, že tohle po nás nebudou chtít.
Ten obrazek Hasseovskeho diagramu lexikografického urporadani je IMHO spatne… Lexikograficky by mela byt „dlouha cara“. Tzn. prvek (b1,a1) nad nim (b1,a2) nad nim (b1,a3) nad nim (b1,a4) nad nim (b2,a1) nad nim (b2,a2) atd.
Jestli je ma uvaha spravna a jestli nekdo umite ty diagramy kreslit, tak ho tam vymente.
diky
Myslím, že je správně, lexikografické uspořádání kopíruje tvar té množiny A dvakrát nad sebou, nemůže to být čára, některé prvky jsou neporovnatelné.
Samozrejme mas pravdu…, nejak mi nedoslo, ze jsou to vlastne ty mnoziny, co jsou kresleny vejs…
tady jsem nasel popis ciselnych oboru pro trouby jako jsem ja … http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8C%C3%ADslo#.C4.8C.C3.ADseln.C3.A9_obory
je tam i dobry obrazek jak se mnoziny vlastne doplnuji.
Nepridat to i sem?
jj ten obrazok sa hodi, mozes ho sem pridat :)
Ahoj, mam pripomienku k „svazom“ - specialne pripady.
Oproti skriptam zo zakladov matematiky si pouzil ine oznacenie mnozin, co vedie k mylnej predstave o tom, co je sup(0) a inf(0), (0) som oznacil prazdnu mnozinu. Odkazujes na mnozinu A (sice pisane inym fontom, ale to je jedno…), ktora ma v texte predtym iny vyznam, nez v skriptach. Teda aspon podla mna navazuje text v skriptach na predoslu definiciu mnoziny A. Ak je tak, v tomto texte by sa malo pisat o mnozine M. Skontroluj, prosim, ci je to tak a sprav pripadne potrebne zmeny :)
PS1: To iste sa tyka aj nasledujuceho textu az po vetu 1.
PS2: Oznacenie P(A) je, predpokladam, pre potencnu mnozinu mnoziny A. Aj toto je vhodne doplnit, lebo v inych textoch sa potencna mnozina oznacuje 2(umocnene na)A. Na tychto strankach som zatial na oznacenie P(A) inde nenarazil..
Tie specialne pripady mali byt oddelene od predosleho textu, cize A mala byt ina mnozina…ale mas pravdu, moze to byt matuce, preto to opravim na M. Ohladom toho fontu: nechcelo sa mi to vsetko uzatvarat do tagov <math>, som lenivy :) ak to vadi, tak to oprav…
Ohladom P(A): ja som sa pocas svojho studia stretaval hlavne s tymto oznacenim, doplnim to tam ale, ze to je potencna mnozina…
Dik za pripomienky :)
Ked to tu uz upravujete, tak si budte na 100% isty, ze to je spravne:
Niekto upravil tvrdenie, ze “(Z*,|) nie je usporiadana mnozina“ na tvrdenie “(Z*,|) nie je _linearne_ usporiadana mnozina“, to je sice pravda, ale to mimo ineho znamena, ze (Z*,|) je usporiadana, len nie linearne. To ale nie je pravda, pretoze | na Z* nie je antisymetricka:
4|-4 a -4|4 → 4 sa nerovna -4
Nechci vnest zmatky proto se radsi ptam:
svaz = kazda neprazdna konecna mnozina musi mit sup a inf
uplny svaz = kazda mnozina musi mit sup a inf
a dvojprvkovych mnozinach by nemela byt vubec rec, mam pravdu?
Co jsem se díval do různých zdrojů, tak při svazu se skutečně mluví o dvojprovkové. Nicméně, když se nad tím zamyslíš, tak zjistíš, že to co jsi napsal ty, je ekvivalentní tomu jak je to napsáno, vzhledem k vlastnostem uspořádání(když má sup(A,B), sup(B,C) a sup(A,C) ⇒ tak má i sup(A,B,C)). Nejsem si jistý, jak je to s podmínkou naprázdnosti, imho musí být jak u svazu, tak u úplného svazu(co je sup. prádzné množiny?). Jestli se v něčem pletu, tak mě prosím opravte.
supremum a infimum prazdnej mnoziny je popisany v tych specialnych pripadoch - je to najmensi a najvacsi prvok usp. mnoziny, ak existuje…svaz ale nemusi mat najmensi alebo najvacsi prvok (uplny svaz musi), aby bol svaz (priklad teraz nestvorim, ale nejaky existuje urcite :) )
inak dik za super obrazok k tym svazom :)
tie obrazky su sice super, ale bud je tam chyba v zapise a < b < b < e < g < j (zjednodusene, len znak <), alebo tomu vobec nerozumiem :) preco su tam len tieto prvky, preco nie aj ine… a preco je tam b dvakrat?? snad sa najde niekto, kto to chape :) vdaka
Ja som si to vobec nevsimol, v tom zapise je urcite chyba…aj tak tam ide len o urcenie suprem/infim z toho Hasseovskeho diagramu. A ten H.D. je podla mna v pohode citatelny (to ako su jednotlive prvky usporiadane, si urcite vyvodis sam :) )
Dobrý příklad svazu, jež není úplný svaz jsou celá čísla. Každá dvojprvková (a tedy i konečná) množina má supremum a infimum, jenže nekonečné množiny to nemají.
Podla mna je uplny svaz a pritom P(N) je nekonecna…pri usporiadani podla velkosti klasickych mnozin N,Z.. samozrejme plati, co si napisal…
Pojmy kazda neprazdna konecna podmnozina a kazda dvojprvkova mnozina su vzajomne zamenitelne (je to nakoniec napisane aj v tych dosledkoch pod tou vetou), toto som myslim citoval zo skript RNDr. Pavla Horáka, tam je to uvedene takto. V skriptach Zakladov matematiky to najdes tiez (neviem ako v Matematike v apl.informatike)
Je to asi z toho dovodu, ze sa to lahsie potom dokazuje (vid priklad (N,|))…
Neměla by u těch nejmenších, největších, maximálních a minimimálních prvků být ta množina (A,<) předusporádání misto uspořádání? Napřiklád definice minimálního resp. maximálního prvku používá symetrii - y<x ⇒ x<y .
řekl bych, že ne, podle toho jak to chápu - u kvaziuspořádání si mohou být dva prvky rovny(může tam být symetrie), kdežto u uspořádání ne(je tam požadavek na antisymetrii). Maximální prvky splňují tu definici která tam je, ale navzájem mohou být neporovnatelné(nikoliv si rovné). Ta definice maximálního prvku je tam divně, to jsem si taky říkal, já ji radši píšu takhle:
“(A,>= ) je usp. Řekneme, že prvek x množiny A je maximální ⇔ neexistuje y!=x takové, že y>=x“
k tym definiciam max. a min prvkov:
Je to opisane zo slidov Uvodu do informatiky, takze je to v poriadku :) Vysvetlenie, napr. minimalny prvok (obdobne pre maximalny)
ak existuje prvok y, ktory je mensi ako x ⇒ (x = y) (lava a prava strana implikacie nam davaju , z coho vyplyva, ze x = y).
Lepsie je asi pouzit tu definiciu v zatvorke, ako vravim, v Uvode do inf. to bolo uvedene takto, preto som to sem radsej napisal uplne presne.
Tak úplně nerozumím „větě 1“ - chápu dobře, že libovolná podmnožina uspořádané množiny A má infimum?
A co třeba množina {a,b,c}, kde: a<b, a<c. Taková množina je uspořádaná, ale podmnožina {a} nemá supremum (protože prvky b,c nelze porovnat)… Může mi to prosím někdo objasnit?
už to chápu - jestliže libovolná podmnožiny uspoř. množiny má infimum, pak má libovolná podmnožina i supremum (a naopak) - omlouvám se za „špatný“ dotaz :)
Podla mna „veta 1“ neplati. Tvoja mnozina {a,b,c}, kde: a<b, a<c ma infimum pre kazdu podmnozinu. Ale napriklad mnozina {a,b,c} (ona je tiez podmnozinou {a,b,c}) nema supremum. Btw mnozina {a} ma napriklad supremum b.
Souhlasím s neplatností věty 1, dalším příkladem mohou být přirozená čísla (třeba s nulou):
Libovolná podmnožina N má infimum (buď je to nula nebo nejmenší číslo té podmnožiny).
Libovolná podmnožina N NEmá supremum - konkrétně celá množina přirozených čísel nemá supremum (resp. má, ale ne v množině přirozených čísel). - Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Supremum
Veta 1 platí.
Tento protipříklad {a,b,c}; a<b, a<c nefunguje, protože není pravda, že každá jeho podmnožina má infimum.
Neexistuje totiž inf{} (infimum prázdné množiny), to by mělo být rovno největšímu prvku (protože lib. prvek je také dolní závorou prázdné množiny), ale takový prvek v {a,b,c} neexistuje.
Stejně tak není pravda, že libovolná podmnožina N má infimum - prázdná množina je opět protipříkladem.
Ahoj, mám 2 dotazy:
1) nějak mi uniká význam té věty 1: Množina A, která je jako příklad Hasseovských diagramů, obsahuje infimum pro každou svoji podmnožinu, ale pro {a3,a4} nelze najít supremum. Nebo to funguje nějak jinak?
2) Svazové operace ∧ a ∨ jsou infimum a supremum?
Ad 1) Znamená to, že inf i sup musí být prvky A? Pokud ano, tak už tomu rozumím.
Ad 2) Ano