\documentclass[全部作业]{subfiles} \pagestyle{fancyplain} \fancyhead{} \fancyhead[C]{\mysignature} \setcounter{chapter}{5} \setcounter{section}{3} \begin{document} \section{等价关系和划分} \begin{enumerate} \item 设X是所有人组成的集合,如下定义的关系哪些是X上的等价关系? \begin{enumerate}[rightmargin=\linewidth/3] \item $\{ \left. (a,b) \right|\text{a是b的兄弟} \}$\hfill 不是 \item $\{ \left. (a,b) \right|\text{a与b的年龄相差不超过3岁} \}$\hfill 不是 \item $\{ \left. (a,b) \right|\text{a和b有相同的祖父} \}$\hfill 是 \item $\{ \left. (a,b) \right|\text{a与b相识} \}$\hfill 不是 \item $\{ \left. (a,b) \right|\text{a与b会说同一种语言} \}$\hfill 是 \end{enumerate} \item 若$R_1$和$R_2$是$X$上的等价关系,则$X^{2}-R_1$、$R_1-R_2$、$R_1^{2}$、$t(R_1\cup R_2)$是否也都是$X$上的等价关系?为什么? \begin{proof}[解] \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} &\because \forall x \in X, (x,x)\in R_1 \quad \therefore (x,x)\not \in X^{2}-R_1 \quad\therefore X^{2}-R_1不是X上的等价关系;\\ \\ &\because X^{2}是X上的等价关系 \quad \therefore 若取R_1=X^{2},则R_1-R_2不是X上的等价关系; \\ &若取R_2=\varnothing ,则R_1-R_2是X上的等价关系; \\ &\therefore R_1-R_2不一定是X上的等价关系 \\ \\ &R_1^{2}=R_1,是X上的等价关系 \\ \\ &\forall x\in X,(x,x)\in R_1 \subseteq R_1\cup R_2\subseteq t(R_1\cup R_2) \quad\therefore t(R_1\cup R_2)是自反关系\\ &由上一节的例题可知,对称关系的并也是对称关系,对称关系的传递闭包也是对称关系\\ &\therefore t(R_1\cup R_2)是对称关系 \\ &t(R_1\cup R_2)是传递闭包,所以是传递关系 \\ &因此,t(R_1\cup R_2)是X上的等价关系 \\ \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \end{proof} \item 设$X=\{ \left. (x,y) \right|\text{x和y是不为零的实数} \}$,$E$是$X$上的关系:$(x_1,y_1)E(x_2,y_2)$当且仅当$\displaystyle \frac{y_1}{x_1}=\frac{y_2}{x_2}$且$x_1\cdot x_2>0$。 证明$E$是$X$上的等价关系,并给出$[(x,y)]_{E}$的几何解释。 \begin{proof} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} &\forall (x,y)\in X,则x \neq 0,y\neq 0\quad\therefore x\cdot x=x^{2}>0,\frac{y}{x}=\frac{y}{x} \quad \therefore (x,y)E(x,y),即E是自反关系 \\ &\forall ((x_1,y_1),(x_2,y_2))\in E,即x_1\cdot x_2>0,\frac{y_1}{x_1}=\frac{y_2}{x_2},则x_2\cdot x_1>0,\frac{y_2}{x_2}=\frac{y_1}{x_1} \\ &\therefore ((x_2,y_2),(x_1,y_1))\in E,即 E是对称关系 \\ &\forall ((x_1,y_1),(x_2,y_2)),((x_2,y_2),(x_3,y_3))\in E,即x_1\cdot x_2>0,x_2\cdot x_3>0,\frac{y_1}{x_1}=\frac{y_2}{x_2},\frac{y_2}{x_2}=\frac{y_3}{x_3}\\ &\therefore x_1\cdot x_3>0,\frac{y_1}{x_1}=\frac{y_3}{x_3}\quad \therefore ((x_1,y_1),(x_3,y_3))\in E,即E是传递关系 \\ &\therefore E是X上的等价关系 \\ &[(x,y)]_{E}表示从原点出发并经过(x,y)的某一条射线去除原点 \\ \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \end{proof} \item 下面哪些$\mathbb{Z}$的子集簇构成$\mathbb{Z}$的划分?为什么? \begin{enumerate} \item \{偶数集,奇数集\} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} &构成,令\pi =\{ 偶数集,奇数集 \},则偶数集\neq \varnothing ,奇数集\neq \varnothing \\ &偶数集\cap 奇数集=\varnothing,\quad 偶数集\cup 奇数集=\mathbb{Z} \\ &\therefore \{ 偶数集,奇数集 \}构成\mathbb{Z}的划分 \\ \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \item \{正整数集,负整数集\} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} 不构成,\because 0\in \mathbb{Z},但0\not \in 正整数集\cup 负整数集,即正整数集\cup 负整数集\neq \mathbb{Z} \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \item \{能被3整除的整数的集合,被3除余数为1的整数的集合,被3除余数为2的整数的集合\} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} 构成,因为任何一个整数除以3的余数只能是0或1或2. \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \item \{小于-100的整数的集合,绝对值不超过100的整数的集合,大于100的整数的集合\} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} 构成,任何一个整数必然在且只在这三个集合中的某一个集合中。 \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \item \{不能被3整除的整数的集合,偶数集合,被6除余数为3的整数的集合\} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} &不构成,\because 2\in 不能被3整除的整数的集合\cap 偶数集合, \\ &即 不能被3整除的整数的集合\cap 偶数集合\neq \varnothing \\ \end{aligned} $$ \end{zhongwen} \end{enumerate} \end{enumerate} \section{偏序关系} \begin{enumerate} \item 下列集合关于整除关系$|$构成偏序集。请分别画出它们的哈斯图,判断它们是否是全序集,给出它们的极大元、极小元、最大元、最小元。 \begin{multicols}{2} \begin{enumerate} \item $\{ 2,4,8,16 \}$; % \centering % \includegraphics[1\linewidth]{imgs/5.5.1.drawio.png} \hspace{5em}\includesvgpdf[0.1]{5.5.1.drawio} 极大元:16,极小元:2;\\ 最大元:16,最小元:2。 \item $\{ 2,3,4,5,9,10,80 \}$。 \includesvgpdf[0.8]{5.5.2.drawio} 极大元:80、9,极小元:2、5、3;\\ 最大元:无,最小元:无。 \end{enumerate} \end{multicols} \pagebreak[2] \item 证明: \begin{enumerate} \item 偏序集的最小元也必定是其极小元; \begin{proof} \begin{zhongwen} $$ \begin{aligned} &对于任意的偏序集(X,\leqslant ),若a\in X是它的最小元,取个体域为X\\ &则\forall x(a\leqslant x) \\ &\because 偏序关系具有反对称性, \\ &\therefore \forall x((x=a)\lor \lnot (x\leqslant a)) \\ &\therefore \forall x(\lnot (x\neq a\land x\leqslant a)) \\ &\therefore \lnot \exists x(x