偏序的基本定义是什么?

作者&投稿:函脉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 形式定义:

设R是集合A上的一个二元关系,若R满足:

Ⅰ 自反性:对任意x∈A,有xRx;

Ⅱ 反对称性(即反对称关系):对任意x,y∈A,若xRy,且yRx,则x=y;

Ⅲ 传递性:对任意x, y,z∈A,若xRy,且yRz,则xRz。

则称R为A上的偏序关系,通常记作≼。注意这里的≼不必是指一般意义上的“小于或等于”。

若然有x≼y,我们也说x排在y前面(x precedes y)。

举例解释:

对于上述提到的自反性和传递性的举例解释:

集合A={a,b,c...}上的关系R是自反 指的是R有(a,a),(b,b),(c,c)...

R是传递,指若有(a,b)和(b,c), 则必有(a,c).

偏序(Partial Order)的概念:

设A是一个非空集,P是A上的一个关系,若P满足下列条件:

Ⅰ 对任意的a∈A,(a,a)∈P;(自反性 reflexlve)

Ⅱ 若(a,b)∈P,且(b,a)∈P,则 a=b;(反对称性,anti-symmentric)

Ⅲ 若(a,b)∈P,(b,c)∈P,则(a,c)∈P;(传递性,transitive)

则称P是A上的一个偏序关系。

若P是A上的一个偏序关系,我们用a≤b来表示(a,b)∈P。

整除关系便是一个定义在自然数上的一个偏序关系|,3|6的含义是3整除6。大于或等于也是定义在自然数集上的一个偏序关系。

设集合X上有一全序关系,如果我们把这种关系用 ≤ 表述,则下列陈述对于 X 中的所有 a, b 和 c 成立:

如果 a ≤ b 且 b ≤ a 则 a = b (反对称性)

如果 a ≤ b 且 b ≤ c 则 a ≤ c (传递性)

a ≤ b 或 b ≤ a (完全性)

配对了在其上相关的全序的集合叫做全序集合(totally ordered set)、线序集合(linearly ordered set)、简单序集合(simply ordered set)或链(chain)。链还常用来描述某个偏序的全序子集,比如在佐恩引理中。

关系的完全性可以如下这样描述:对于集合中的任何一对元素,在这个关系下都是相互可比较的。

注意完全性条件蕴涵了自反性,也就是说,a ≤ a。因此全序也是偏序(自反的、反对称的和传递的二元关系)。全序也可以定义为“全部”的偏序,就是满足“完全性”条件的偏序。

可作为选择的,可以定义全序集合为特殊种类的格,它对于集合中的所有 a, b 有如下性质:

我们规定 a ≤ b 当且仅当。可以证明全序集合是分配格。

全序集合形成了偏序集合的范畴的全子范畴,通过是关于这些次序的映射的态射,比如,映射 f 使得"如果 a ≤ b 则 f(a) ≤ f(b)"。

在两个全序集合间的关于两个次序的双射是在这个范畴内的同构。

严格全序

对于每个(非严格)全序 ≤ 都有一个相关联的非对称(因此反自反)的叫做严格全序的关系 <,它可以等价地以两种方式定义:

a < b 当且仅当 a ≤ b 且 a ≠ b

a < b 当且仅当 ¬(b ≤ a) (就是说 > 是 ≤ 的补关系的逆关系)

性质:

关系是传递的: a < b 且 b < c 蕴涵 a < c。

关系是三分的: a < b, b < a 和 a = b 中有且只有一个是真的。

关系是严格弱序,这里关联的等价是等同性。

我们可以其他方式工作,选择 < 为三分的二元关系;则全序 ≤ 可等价地以两种方式来定义:

a ≤ b 当且仅当 a < b 或 a = b

a ≤ b 当且仅当 ¬(b < a)

还有两个关联的次序是补关系 ≥ 和 >,它们构成了四元组 {<, >, ≤, ≥}。

我们可以通过这四个关系中的任何一个,定义或解释集合全序的方式;由符号易知所谈论的是非严格的,抑或是严格全序。

例子

字母表的字母按标准字典次序排序,比如 A < B < C 等等。

把一个全序限制到其全序集合的一个子集上。

所有的两个元素都是可比较的任何偏序集合 X (就是说,如果 a,b 是 X 的成员,则 a≤b 或 b≤a 中的一个为真或二者都为真)。

由基数或序数(实际上是良序)组成的任何集合。

如果 X 是任何集合,而 f 是从 X 到一个全序集合的单射函数,则 f 诱导出 X 上的一个全序:规定 x1 < x2 当且仅当 f(x1) < f(x2)。

设有某个集族,其成员都是用序数为索引的全序集合,然後把这集族上取的笛卡尔积中的有序对按字典序排序,那麽,这字典序是一全序。例如,若有一个集合由一些词语组成,按字母表把词语排序的话会是一全序。举个实例,我们规定"bird"先於"cat"。这可视为是向字母表加入空格符号""(定义""先于所有字母),得到集合A,然後对其自身取可数次笛卡尔积,得到Aω。"bird"可理解为Aω里的序对("b","i","r","d","","",...),"cat"则是("c","a","t","","","",...)。从而{"bird","cat"}成为Aω的一个子集,把Aω上的字典序限制到这字集,便得出"bird"<"cat"。

实数集和自然数集、整数集、有理数集(作为实数集的子集),用平常的小于(<)或大于(>)关系排序都是(严格)全序的。它们都可以被证明是带有特定性质的全序集合的唯一的(在同构意义下的)最小实例(一个全序 A 被称为是带有特定性质的最小全序,即意味着只要别的全序 B 有这个性质,就有从 A 到 B 的子集的一个序同构):

自然数集是最小的没有上界的全序集合。

整数集是最小的没有上界也没有下界的全序集合。

有理数集是最小的在实数集内稠密的全序集合,这里的稠密性是指对于任意实数a, b,都存在有理数q使得a<q<b。

实数集是最小的无界连通(序拓扑的意义下)的全序集合。


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