1、1第 1 章 集合1、列举下列集合的元素(1) 小于 20 的素数的集合(2) 小于 5 的非负整数的集合(3) 2|,10451iIii且答:(1) 37,9(2) ,2(3) 568,102、用描述法表示下列集合(1) 12345,a答: |,iIi(2) ,8答: 2|iN(3) 0,41答: |,50iZi3、下面哪些式子是错误的?(1) 答:正确a(2) 答:错误(3) 答:正确,(4) 答:正确a4、已给 和 ,指出下面哪些论断是正确的?哪些是2,34S,341Ra错误的?(1) 错误a2(2) 正确aR(3) 正确,43S(4) 正确1(5) 错误R(6) 正确aS(7) 错误(
2、8) 正确R(9) 正确a(10) 错误S(11) 错误R(12) 正确3,45、 列举出集合 的例子,使其满足 , 且,ABCABCA答: , ,显然 , ,显然 ,但是 。aaC6、 给出下列集合的幂集(1) ,b答:幂集 ,ab(2) 答:幂集 ,aa7、设 ,给出 和 的幂集Aa2A答: 2,8、 设 由 和 所表示的 的子集各是什么?应如何表示子128, 17B3A集 和2,67a3a答: 10148,B3310145678,Ba,2,67010aB1310160aB9、 设 , , , ,确定集合:,U,A,25,4C(1) (2) (3) (4)AB()C()()()A(5) (
3、6) (7) (8) (9) (10)()B2CAC答:(1) ,3,44A(2) , ,1AB,5C()1,35C(3) ,2()1,2(4) , ,,44A()()1,24AB(5) (6) ,()3,5AB ,35 ,35(7) ,1,2C()BC(8) , ,4,(9) , ,,A2,42C, , 1,4AC(10) 2C10、 给定自然数集 的下列子集:N, ,1,78A2|50Bi|330Cii可 被 整 数 ,|2,6kDiZk求下列集合:(1) ()C答: ,1,2345,67B,0918,247,301,2486,3D()05689527,064ACD(2) B4(3) ()
4、BAC解: ,0,1236,78912,5,427,30 ()4,5BAC(4) ()D解: ,,4AB()1,5,681,32ABD11、 给定自然数集 的下列子集N, , ,|12n|8n|2,CnkN|,nkN|,Ek将下列集合表示为由 产生的集合:,ABDE(1) (2) (3) (4)2,4683910|369nn或 或(5) | 9nn是 偶 数 且 或 是 奇 数 且(6) |是 的 倍 数答: ,1,2345,6789,10A1,2345,678B, ,C 3,D E,B=369A=10()DE(4) |69nn或 或 369,102,3,9,12()AB(5) 24805,(
5、)()EADB(6) |68,430n是 的 倍 数 C12、 判断以下哪些论断是正确的,哪些论断是错误的,并说明理由。(1) 若 ,则aAB5答:正确,根据集合并的定义(2) 若 ,则aAB答:显然不正确,因为根据集合交运算的定义,必须 同时属于 和aAB(3) 若 ,则 a答:正确(4) 若 ,则AB答:错误(5) 若 ,则 A答:正确(6) 若 ,则aAB答:错误(7) 若 ,则答:正确13、 设 是任意的集合,下述论断哪些是正确的?哪些是错误的?说明理,ABC由(1) 若 ,则答:不正确,反例,设 ,则不论 是什么集合,都有 ,,BCABC但显然 不一定相等。,BC(2) 当且仅当 ,
6、有 ;A答:正确,证明如下:若 ,则对 ,有 ,则有a,因此有 。反之,若 ,则 显然成立。aAB(3) 当且仅当 ,有B答:正确,证明如下:若 ,则对 ,因此 ,则 ,aABa则有 。若 ,则 ,有 ,因此由 ,可以得出Aa,因此 ,又 ,有 。a (4) 当且仅当 ,有C()AB答:不正确,因为 ,因此不一定需要满足 ,而若CAC也可以满足。例如: , , ,AB,abc,Bde,ab成立,而 不成立。()CA6(5) 当且仅当 ,有BC()AB答:不正确,因为若 ,有 成立,但是反之不成立,反例如CA下: , , ,而 ,1,2345A1,6,22,345B,但是 不成立。(),BCB1
7、4、 设 是集合,下述哪些论断是正确的?哪些是错误的?说明理由。,D(1) 若 ,则,ABC()ABD答:正确,证明:对 ,则 或 ,因为 ,因此aCaAC,ABD或 ,因此 ,即 成立。aD()(2) 若 ,则,ABC()ABD答:正确(3)若 , ,则D()C答:正确(4) 若 ,则,ABC()ABD答:不正确。例如若 ,但是 , ,则,ABD。()D15、 设 是两个集合,问:,AB(1)如果 ,那么 和 有什么关系?AB答:因为 ,而 ,即对 有 ,因此aB,Aa。(2) 如果 ,那么 和 有什么关系?AB答:充要条件是 。证明:因为 的 ,AB()()B从而有 ,即 ,同理可证明 ,
8、因此 。A16、 设 是任意集合,下述论断哪些是正确的?哪些是错误的?说明理由。,7(1) 2ABB答:不正确。例如 , ,则,ab,c,ABabc, ,ABacab,2b2,Bc显然 不成立。AB(2) 答:成立。证明:对 ,则 且 ,则 ,则ABC2ABC,ACB,因此 。反之,若 ,则 ,则 且C2,因此 ,且 ,因此 ,即 。BABAB2ABB(3) 2()A答:显然不成立,因为左边集合肯定含有 ,而右边不含有。17、 在一个班级的 50 个学生中,有 26 人在离散数学的考试中取得了优秀的成绩;21 人在程序设计的考试中取得了优秀的成绩。假如有 17 人在两次考试中都没有取得优秀成绩
9、,问有多少人在两次考试中都取得了优秀成绩?答:分别用 表示在离散和程序设计的考试中取得优秀成绩的学生集合,,AB表示全体学生集合:则 , , ,则两U#()26A()1B#()50173AB次考试中都取得了优秀成绩的学生人数为 26+21-33=14 人。18、 设 是任意集合,运用成员表证明:,ABC(1) ()()()()AB 证明: ABCACB左边 右边0 0 0 1 1 0 0 0 0 00 0 1 1 1 0 0 0 0 00 1 0 1 1 1 0 1 1 10 1 1 1 1 1 0 1 1 11 0 0 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 1 1 0 1 11 1
10、0 0 0 1 0 0 0 01 1 1 0 1 1 1 0 1 18(3) ()()()ABCAC证明: ()()BAC()ABC0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 1 00 1 0 0 0 0 1 00 1 1 0 0 0 1 01 0 0 1 1 1 0 11 0 1 1 0 0 1 01 1 0 0 1 0 1 01 1 1 0 0 0 1 0由上得证左右两边相等。19、由 和 的成员表如何判断 ?应用成员表证明或否定 STST()()ABCAB答:先分别给出集合 和 的成员表如下:ABCBC()()()ABCBA0 0 0 0 0 1 0 1 00 0 1 0 1
11、0 0 1 00 1 0 1 1 0 0 0 00 1 1 1 1 0 0 0 01 0 0 1 0 1 1 1 11 0 1 1 1 0 0 1 11 1 0 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 0 0观察上述表格,我们发现 所标记的列中,仅在第五列为 1,这()()ABC意味着当元素 且 时, ,而在其他情形下,,uu()AB元素 。而集合 所标记的列中,第五和第六行均为()()ABC1,这意味着 且 时, ,当 ,且 时,, ,uuC也有 。所以当元素 时也有 ,反之不然,u()()uABCAB因此 成立。()()ABC920、 为 的子集, 至多能产生多少不同的子集?12
12、,rA U12,rA答:构造由 所产生的集合的成员表,显然该成员表由 个行所组成。,r 2r在该成员表中不同的列可由 为的二进制数 000 01111 1 分别表示,而不r 同的列所标记的集合 不相同的,因此由 至多可以产生 个不同的12,rA 2r集合。21、证明分配律、等幂律和吸收律 91 分配律 ()()()ABCC证明:对 ,则有 且 ,即有 ,且 或aaABaAB,也即有 或 ,即 ,因此左边 右()()C边。对 ,则 或 ,即 且 ,()()aABCaa或 且 ,即有 或 ,因此 ,因此右边 左B()AB边。2 吸收律 ()证明: 显然成立,对 ,则显然有 ,因此有ABaa,因此有
13、 成立。()a()AB22、设 是任意集合,运用集合运算定律证明:,C(1) ()BAU证明:()()()BABU 左 边 右 边(2) ()()()()()()ABCCA证明: ()()()ABA左 边 右 边10(3) ()()()()()()ABCABACB证明:()()()()()()()()BAABCC右 边由上题的证明可知左边=右边,得证。23、用得摩根定律证明 补集是()()ABC。()()ABC证明:()()()()(ABC24、设 为某些实数的集合,定义为iA0|1|(,2)iai试证明: 01iA证明:设 ,则比存在整数 ,使得 ,因此有 ,于是 ,1iakkaA1aka因
14、此 。另一方面,设 ,则有 ,若 ,则有 ,因此0A0aA101A。若 ,则令 , ,令 ,其中表1iabbkb11示 的整数部分,则有 ,因此 ,即 ,于是1b1kb1akbkaA,因此得证。1iaA25、设 是集合 的一个分划,试证明 中所2,r A12,rABAB有非空集合构成 的一个分划。B证明:因为 是集合 的一个分划,因此由分划的定义,可得12,rA,且 ,而 ,且1ri,ijij()(),ijABij,因此 中所有11()()(rri iiAB分 配 律 )12,rAB非空集合构成 的一个分划。26、 个元素的集合,有多少中不同的方法可以分划成两块?n答:当 奇数时有 种不同的方
15、法,当 为偶数时有1212nnC n种不同的方法。12/2nC第 2 章 关系1、若 , ,确定集合:01A,B(1) (2) (3) 2A2()BA解: (,)0,1,),1122(0,)1(,)(,01,)(0,)2(,1)(,0)2(1,)AB2、在通常的具有 X 轴和 Y 轴的笛卡尔坐标系中,若有试给出笛卡尔积 的几何解释解:表示横坐标 的范围在 ,纵坐标 的范围在 的二维点集x32xy20y所构成的集合。3、设 A,B,C 和 D 是任意的集合,证明(1) ()()()BAC(2) (3) )D证明:(3) 首先,因为 , ,所以()()ABA类似地, ,所以有:CB()()反之,若
16、 ,则 ,(,)xyD,()xyAC(,)xyBD则 ,且 ,即 ,A,y所以, ,(B所以 ()()()CA所以 C4、对下列每种情形,列出由 A 到 B 的关系 的元素,确定 的定义域和值域,构造 的关系矩阵:(1) 0,12,4(,)|ABab解: ,024,(10)2,()关系矩阵(2) 21,2345,1,23(,)|ABab2,2,()()()()1,0,1,21|,0xRxyM13解: (1,)42关系矩阵 =M5、设 ,对下列每一种情形,构造 A 上的关系图,并确定 的1,2345,6A 定义域和值域(1) (,)|ij解:图略 1,2,(3)4,(5),6定义域 ,DAR(2
17、) (,)|ijj整 除解: 12,(3)1,4(5),6(2,)4,(6)3,(),4(5,)6定义域 ,AR(3) (,)|ij是 的 倍 数解:定义域 ,DAR(4) (,)|ij解:定义域 ,6,5432D5,4321R(5) (,)|ij解:定义域 ,,16,(6) (,)|,0ijij12,(3)4,(5),6(2,1)34,56654,(3)6,2(1),5(),1001,23(4),5()23(4),5(2,6)6,14解:定义域 ,6,5432,1D6,5432,1R(7) (,)|,()ijijA解:定义域 ,DAR(8) (,)|/ij是 素 数解: 213,(5),42
18、(6,3)定义域 ,1R6、设 和 ,试求出 ,1(,),()2(,)4,(2)1212,, , , 和 , 并证明: =D 12()D12R解: 12(,)4,(3)1,(42), , ,1,D2,1,3R2,412()3,412()R证明: =12()12设 ,则必存在 ,使得 ,所以 或者12()xDy12(,)xy1(,)xy,因此, 或者 ,即 ,所以2(,)y12D1212()D;1反之,设 ,则 或者 ,所以存在 ,使得x12x12x1y,或者存在 ,使得 ,由并集的定义知,1(,)xyy2(,)y(1,),(),(),(,),(3)6,(,),(),3,24352435(46)
19、5,(),6,6,2 2D121()15,或者 ,总之有 ,故1(,)xy22(,)xy1212xD12。12()D证明: 1212()R设 ,则必存在 ,使得 , ,因此 且12yx(,)y1(,)xy21bR,由交集的定义 ,故 。2b11bR1212()R7、 和 是分别具有基数 和 的有限集,试问有多少个 到 的不同关系?1A21n2 1A2答: 的所有子集都是 到 的一个关系,所以共有 个不同的关系。211A2 )21(#8、找出集合 上普遍关系和恒等关系的关系矩阵和关系图的特,21naA征。答: 上的普遍关系 的关系矩阵是全 1 矩阵,而恒等关系的关系矩阵是单位矩阵。9、下列是集合
20、 上的关系: ,3,210A 2/|),(1 ijiji或 者,试确定如下的复合关系:|),(2ji(1) (2) (3) (4)1 12 12131解:(1) ,),(0),(,)( ),(0021(2) ,(3) )2(1)(121(4) ),(0,3,)1,2(30110、 设 是集合 上的关系,试证明:如果 ,则有:321,A21(1) (2) (3) 2313 证明:(1)对 ,由复合关系的定义, ,使得,1),(yx Az, ,因为 ,所以 ,所以 ,所1),(zx3z22),(x32),(yx以 23(2)对 ,由复合关系的定义, ,使得, ,13),(y z3,z16,因为 ,
21、所以 ,所以 ,所以1),(yz212),(yz23),(yx。233(3)对 ,有 ,因为 ,所以 ,所以1),(x1,x212,,也即 。2),(y211、给定 , 求一个基数最小的关)4,3(),0(1 )3,(4),(21系,使满足 的条件。一般地说,若给定 和 , 能被唯一的确定吗?2 12基数最小的 能被唯一确定吗?答: 。一般地说,若给定 和 , 不能被唯一的),(),3(2 12确定。基数最小的 也不能被唯一确定。212、给定集合 ,设 是由 得关系, 和 是由 得关系,321,A121A到 2332A到试证明:(1) =)(321 )()(3121证明:根据并集和复合关系的定
22、义, 和 都是)(32)()(3121上的关系,下只需要证明它们由完全相同的序偶组成。31A到设 ,必存在 ,使得 , ,所以)(),(321ca2Ab1,ba32,c有 或者 ,所以有 或者 ,也即b,cb21),(c1)(,也即 ;反之,若, 3121 321 3,也即 或者 ,若)(c)(),a1,c)1),(ca,则存在 ,使得 , ,则 ,21 2A)(b2),(ba,则 ,若 同理可得,因此有3,b,321ca31。则 = 。)()(121 321 )312(2) )()(3213证明:设 ,则存在 ,使得, ,,3c2Ab1,(ba,则 ,且 ,所以 ,且32),(b2,b3,c
23、2)c,即 ,所以1a )()()11a。(3213213、给定 是什么?nijIij,|),答: ,0 I ),43(,2)1(,0),(1,2 ,则)53(,4),1(2,(,13,2 |nijIijn14、对第 9 题中的关系,构造关系矩阵17(1) (2) 1M1解: ),2(0),3(,)0( )1,3(0(3) 12解: )1,3(02),(15、设 是有 个元素的有限集, 是 上的关系,试证明必存在两个正整数AnA,使得 。tk,tk证明:因为 是 上的关系,所以对于任意正整数 , 也是 上的关系,另rrA一方面,因为 ,所以 , ,也即 上)(#2)(#n2)(#)(#nA只有
24、 个不同的关系,因此在关系 中必有两个是相同的,2n 123, n也即存在两个正整数 ,使得 ,其中 。tk,tk tk16、设 是由 到 的关系, 是由 到 的关系,试证明 。1AB2BC121证明:由题设知道 和 都是由 到 的关系,因此只要证明它们由完211A全相同的序偶组成。设 ,则 ,因此必存在元素 ,2),(ac21),(caBb使得 , ,所以 , ,所以 。1),(ba2,1,bb12),(ac反之,设 ,则必存在元素 ,使得 , ,12cB 2),(所以 , ,所以 ,所以 ,所以1,2),( 21),(c1。2117、 (1)设 和 是由 到 的关系,问 成立吗?12AB2
25、121答:成立(2)设 是集合 上的关系,如果 是自反的,则 一定是自反的吗?答:是的。证明:若 是自反的,则对所有的 ,有 ,则一定有Aa),(a,则 也是自反的。),(a(3)若 是对称的,则 也是对称的吗? 答:是的。(4)若 是可传递的,则 也是可传递的吗?答:是的证明:若 是可传递的,由定义可知,若 , ,则一定有),(yx),(z,由逆关系的定义,也即,若 , ,一定有 ,),(zx ),(xz,则 也是可传递的。10M2101818、图 2-9 给出了集合 上的关系 的关系图,试画出关系 和 的6,5432,158图,并利用关系图求出关系 的传递闭包。解:图 2-9关系 )6,(
26、3),45(,)2(,51)3,(642 ,3 )()()(4因为 ,所以 ,23528传递闭包 。 19、试证明:若 是基数为 的集合 上的一个关系,则 的传递闭包为nAin1证明:由定义 ,要证明 ,因为 ,所以只要证明i1 ini1in1i即可。设 ,则必存在正整数 ,使得 ,若i1in1),(bai1 kkba),(,则 ,若 ,则在 中必存在 个元素 ,k),(in1kA121,kii使得:bakiii 121,因为 ,所以在 这 个元素中必有两个元素 (nkbaki,21 triia,记 为 ,记 为 ) ,因此下述关系tr0a0i ktrr iii 1111 , 成立,这表明 ,
27、 。若 ,用类似的方法又可找到bkt)(n,使 ,最后必可找到一正整 ,使 且 ,因此 12k,2 hbah),(ba,故 。20、下列关系中哪一个是自反的、对称的、反对称的或者可传递的?(1)当且仅当 时,有 ;),(10|22Iii21i答:是自反的,对称的,非可传递的,例如 , ,但 不成立。93132ni 1nii19(2)当且仅当 时,有 ;),(82121Nn21n答:非自反的,因为 不成立,但 。对称的,非可传递的,因为 , 10,但是 不成立。10(3)当且仅当 时,有 。),(|211Rrr21r答:自反的,非对称的,非可传递的,因为 , ,但是 不成立。)8(51521、设
28、 和 是集合 上的任意两个关系,判断下列命题是否正确,并说明理12A由:(1)若 和 是自反的,则 也是自反的;1221答:正确。因为 和 是自反的,因此对任意 ,有 ,因此12 Aaa21,,所以 也是自反的。a21(2)若 和 是非自反的,则 也是非自反的;2 21答:错误;例如 ,,cbaA, , 和 都是非自反的,但)(,),(1 ),(),(2cab12是 是自反的。,2(3)若 和 是对称的,则 也是对称的;1221答:错误,设 , , ,显然 和,cbaA),(),(2ac1是对称的,但是 是非对称的。2 ),(21(4)若 和 是反对称的,则 也是反对称的;12 21答:错误,
29、设 , , ,显然 和,c),(cba),(2cb1是反对称的,但是 不是对称的。2 ,21(5)若 和 是可传递的,则 也是可传递的;12 21答:错误,设 , , ,,cbaA),(),(c ),(),(2abc显然 是可传递的,但是 却是不可传递的。12 21 aba22、证明若 是对称的,则对任何整数 , 也是对称的。1kk证明:数学归纳法,当 时,若 ,则根据复合关系的定义,存在k2),(元素 ,使得 ,因为 是对称的,所以 ,c),(),(bca ),(),(cbac所以 ,因此 是对称的,假设当 时成立,则当 时,若2),(b2 kn1kn,则存在元素 ,使得 ,因为 和 是对称
30、1ka1 ),(),(11bca的,因此 ,所以 ,因此:),(,cck k时成立,即得证。n23、已知 和定义在 上的关系 ,试1,234AA(1,2)43,()2,1(3)20证明 不是可传递的。求出一个关系 ,使得 是可传递的,你能求出另11一个关系 也是可传递的嘛?2答:证明: 显然不是可传递的,因为 , ,但是 。(,2)(,)(1,),能找出另一个关系。1(,)43,(),1(3),4。,1,324、图 2-10 表示在 上的 12 个关系的关系图。试对每一个这样的图,确,2定其表示的关系是自反的还是非自反的;是对称,非对称还是反对称;是可传递的还是不可传递的?答:自反的、非对称的
31、、非反对称的,非可传递的自反的、对称的,非反对称的、可传递的非自反的、非对称的、反对称的、可传递的21自反的、非对称的、反对称的、可传递的25、图 2-11 给出了 上的两个关系的关系图,这些关系是等价的吗?1,23答:(a) (b)答:图(a)表示的关系 具有自反性,对(1,)2,(3)1,2(),3(,1)称性,但是不具有传递性,因为有 ,但是 ,因此不是等2价关系。图(b)表示的关系 ,具有自反性,对称性,传递(,),(),()性,因此是等价关系。26、在 上的关系 定义为当且仅当 可以用形式 表示时,有 ,这N/ijn2mijn里 是任意整数:m(1)证明 是等价关系证明:对 , ,因
32、此 ,所以关系 具有自反性。n0/12对 ,若 ,即存在 ,使得 ,则有 ,因此有,ijijm/2mij/2mji。所以关系 具有对称性。j对 ,若 ,且 ,即存在 ,使得 ,,ijkNijk12,1/ij,则 ,因此有 ,所以关系 具有传递性。2/mj12/mi综上可得关系 是等价关系。(2) 找出 的所有等价类答: 1,24816,2,01,343 ,5,0,5,2kk 22 1,35,21Nk 27、有人说,集合 上的关系 ,如果是对称的且可传递的,则它也是自反的,A其理由是,从 ,由对称性得 ,再由可传递性便得 。ijajiaia答:这种说法是错误的。例如, , ,显然 是1,23(1
33、,2),()对称的,且 是可传递的,但是它不是自反的。28、设有集合 和 上的关系 ,对于所有的 ,若由 和A,ijkaAija可推得 ,则称关系 是循环的,试证明当且仅当 是等价关系时,jkakia是自反且循环的。证明:先证充分性若 是等价关系,则 是自反的,对称的,可传递的。对于所有的 , ,ijkaA若 且 ,则 ,由对称性则有 ,因此关系 是循环的。ijajkikakia再证必要性若对于所有的 ,若有 ,又由自反性,有 ,则由 是循环,ijkAij j的,可得 成立,即 具有对称性。j若对于所有的 ,若由 和 ,由 是循环的有 ,由对,ijkaijajkkia称性可得 ,因此 具有可传
34、递性。ik又由 是自反的,则 是等价的。29、设 和 是 上的等价关系,试证明:当且仅当 中的每一等价类都包12A1A含于 的某一等价类中时,有 。2A12证明:先证充分性设 中的每一个等价类都包含于 的某一个等价类中,对任一 ,1 2A 1(,)ija有 ,因此 。又由假设必有某元素 存在,使得ija11,iijiaabA,因此有 , ,所以 ,故有 。12b2b2j 2(,)ija12再证必要性:设 ,并设 是 中任一等价类,对任一 ,有 ,即121i1A1ix1iax,由假设 ,即 ,故有 。(,)iax2(,)ax2ix2i30、已知 和 是集合 上分别有秩 和 的等价关系,试证明 也
35、是12 1r2 2123上的等价关系,它的秩最多为 ,再证明 不一定是 上的等价关系。A21r21A证明:由交集的定义 1212(,)|(,)abab且对于 ,因为 都是自反的,所以 ,且 ,因为a, 2(,),所以 是自反的。12(,)12对于 ,若 ,则 , ,由 和 的对称bA(,)ab1(,)2,12性知 ,且 ,因而有 ,故 是对称的。1, 2ba对于 ,若 , ,则有 ,ac1,12,c1(,)ab, , ,由 的传递性知 , ,1(,)2(,)2()c2c2(,)c因而 ,故 是可传递的。所以 也是 上的等价关系。1 21A对于 ,由并集的定义知121212(,)|(,)abab
36、或 者对于 ,因为 是自反的,所以 ,因而 ,所以aA1 11是自反的。对于 ,若 ,则 或者12,abA2,,由于 和 都是对称的,因此有 或者 ,因而有(,)b12 1(,)2(),故 也是对称的。12对于任意的 ,若 , ,则 或者,c12(,)12,bc1,ab; 或者 ,因为 和 不一定能同时属于 ,2(,)a1()2b()a也不一定能同时属于 ,所以无法推出 或者 ,因而也就无法2 1,2(,)推出 ,这说明 的可传递性不一定能成立,因此推不出1,c12是 上的等价关系。12A反例:设 , 上的关系 ,,3A1(,)2,(3),(1),显然 和 均是等价关系。2(,)(),(),这
37、里 是自反的,对称的,1,1, 12但是不可传递的。31、设 是集合 上的一个关系, 。1A2 11(,)|,()(,)abcacb存 在 使 且试证明:若 是一个等价关系,则 也是一个等价关系。证明:因为 是自反的,因此对 ,有 ,由 ,因此1 A1,1,有 ,故 是自反的。2(,)a2对于任意的 ,若 ,则必有元素 ,使得 且,abA2(,)abc1(,)ac,由 的对称性又有 且 ,因而有 ,故1,cb1 1c1(,)a2b是对称的。2对任意的 ,若 , ,则必有元素 ,使得:,c2(,)2, ,deA2411(,),()adbec由 的可传递性,又有 , ,于是又有 ,故11,b2,
38、2(,)ac是可传递的。2由上得证 是一个等价关系。232、设 是由 4 个元素组成的集合,试问在 上可以定义多少个不同的等价关AA系?答:根据等价关系与分划一一对应,将 分划为一块:有一种方法,将 分划A为两块:2+2 方式有 1/2 种,1+3 方式有 种24C14C将 分划为三块:只能是 1+1+2 方式,有 种A2将 分划为四块:有一种方法因此集合 上不同等价关系的个数为 15 种。33、设 和 是集合 上的等价关系,下列各式哪些是 上的等价关系?为什12AA么?(1) 1()A答:不是等价关系,因为不具有自反性(2) 12答:不是等价关系,因为不具有自反性(3) 1答:是等价关系,证
39、明如下: 是自反的, 显然也是自反的。若 ,12121(,)ab则有复合关系的定义,存在 ,使得 , ,由 的对称性cA(,)ac1(,)b1有 , ,由复合关系的定义有 ,因此 是对称的。1(,)ca1(,)bc 22若 ,由复合关系的定义,2由对称性, ,所以 ,由 的对称性, ,因此 具有传递性。因此 是21(,)ca21 21(,)ac21 21上的等价关系。A(4) 12r答:不一定是 上的等价关系。例如 ,,23A, 为 上的普遍关系,则2(,),(3),(2)1不具有传递性,因为1 ,(),r 11,()()ddeec111(,),()(,)dbebce25,但是 。12(2,)
40、3()r12(,3)r34、对于下列集合中的整除关系,画出次序图:(1) ,46,8答: (2) 1,2345,6789,102答:35、对于下列集合,画出偏序关系整除的次序图,并指出哪些是全序(1)2,64答:是全序(2)3,51答:非全序(3)1,236答:26非全序(4)2,4816答:是全序(5) 3,92754答:是全序36、如果 是集合 中的偏序关系,且 ,试证明: 是 上的ABA()B偏序关系。证明:对任意的 ,必有 ,又因为 及 的自反性,所以aB(,)aa,因此 ,故 是自反的。(,)a(,)()对任意的 ,若 ,且 ,则有 ,,bbB,()bB(,)ab且 ,由 的反对称性
41、,有 ,因此 是反对称的。,对任意的 ,若 , ,则 ,,cB(,)()a(,c,且 ,由 的可传递性必有 ,由 的定义, ,(,),()cB于是 ,因此 是可传递的,由上得证 是aB上的偏序关系。B37、 给出一个集合 的例子,使得包含关系 是幂集 上的一个全序。A2A答: ,1,23,12,3,1,3,上的关系 。A2738、给出一个关系,使它既是某一集合上的偏序关系又是等价关系答: , ,显然 具有自反性,对称性,可传递1,23A(1,)2,(3)性,还具有反对称性,因此既是 上的;偏序关系,也是等价关系。A39、图 2-12 表示 上的四个偏序关系图。画出每一个的次序图,并指出,4其中
42、哪些是全序,哪些是良序答: (a)(1,)2,(3)4,(12),3(,1)4,()不是全序,也不是良序(b)不是全序也不是良序(1,)2,(3)4,(13),2(,4)28(c)(1,)2,(3)4,(1),2(3,)14,(),2是全序也是良序(d)非全序,也不是良序。(1,)2,(3)4,(1),3(4,)240、 一个集合上的自反和对称关的关系称为相容关系(1) 设 是人的集合, 是集合 上的关系,定义为当且仅当 是 的朋友时,AAab有 ,试证明 是 上的相容关系。ab证明:对 ,因为任何的人都是自己的朋友,也就是有 ,因此 具有自反性,若 ,也就是 是 的朋友,那么一定有 是 的朋
43、友,则有 ,abba因此 是对称的,因此 是 上的相容关系。A(2) 是正整数集 上的关系,当且仅当两个正整数 和 中有相同的数字时,N1n2,试证明 是一个相容关系;12n证明:显然,对 ,有 ,因此 具有自反性;若 ,则表示 和nn121n中有相同的数字,因此 和 也有相同的数字,因此 。所以 具有对2 21称性,所以 是 上的一个相容关系。(3) 再举出一个相容关系的例子答:等价关系都是相容关系,反之则不成立。(4) 设 和 是 上的两个相容关系, 是相容关系吗? 是相容关12A1212系吗?答: 和 都是相容关系,前题 30 中证明了若 和 是 上的等价121212A关系,则 也是等价
44、关系,而 具有自反性和对称性。1229第 3 章 函数1. 以下关系中哪一个构成函数?(1) 1212(,)|,0nNn答:不构成函数。象的唯一性不能满足,因为 都属于这个集合。而(1,2)3等这样的数在 中无像,所以象的存在性也不能满足。,3(2) 1221()|, 小 于 的 素 数 的 个 数答:是函数,象的唯一性和存在性都能满足。2. 设 , ,给定由 到 的关系:UAUBAB1221(,)|,fSSU是函数吗?若是的话, 的值域 吗?为什么?f ffR答: 是函数。 的值域 。因为对 ,则 ,则对 ,fUf 2C(,)C,因此象 的像源为 。CC(,)3. 下列集合能够定义函数吗?如果能,试指出它们的定义域和值域?(1)