Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti.

Samankaltaiset tiedostot
8 Joukoista. 8.1 Määritelmiä

A-B, kun A < B 1 / 20

811120P Diskreetit rakenteet

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta Liite 1: Joukko-oppi

TIETOTEKNIIKAN MATEMATIIKKA

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

Joukko-oppi. Joukko-oppi. Joukko-oppi. Joukko-oppi: Mitä opimme? Joukko-opin peruskäsitteet

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Joukko-oppi. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

[a] ={b 2 A : a b}. Ekvivalenssiluokkien joukko

Ratkaisu: a) Kahden joukon yhdisteseen poimitaan kaikki alkiot jotka ovat jommassakummassa joukossa (eikä mitään muuta).

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 2, Osoita että A on hyvin määritelty. Tee tämä osoittamalla

MAT Algebra 1(s)

811120P Diskreetit rakenteet

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä

Huom. muista ilmoittautua kokeeseen ajoissa. Ilmoittautumisohjeet kurssin kotisivuilla.

Relaation ominaisuuksia. Ominaisuuksia koskevia lauseita Sulkeumat. Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Relaatioista. 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde.

Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Joukot. Georg Cantor ( )

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi

Jarkko Peltomäki. Aliryhmän sentralisaattori ja normalisaattori

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne.

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Esko Turunen Luku 9. Logiikan algebralisointi

Johdatus matematiikkaan

MAT Algebra I (s) periodilla IV 2012 Esko Turunen

(2n 1) = n 2

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

DISKREETTIÄ MATEMATIIKKAA.

Vastauksia. Topologia Syksy 2010 Harjoitus 1

Matemaatiikan tukikurssi

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Matematiikan tukikurssi

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Johdatus matemaattiseen päättelyyn (5 op)

Tietojenkäsittelyteorian alkeet, osa 2

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

811120P Diskreetit rakenteet

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Lineaariavaruudet. Span. Sisätulo. Normi. Matriisinormit. Matriisinormit. aiheita. Aiheet. Reaalinen lineaariavaruus. Span. Sisätulo.

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

6.4. Järjestyssuhteet

KOMBINATORIIKKA JOUKOT JA RELAATIOT

Matriisipotenssi. Koska matriisikertolasku on liitännäinen (sulkuja ei tarvita; ks. lause 2), voidaan asettaa seuraava määritelmä: ja A 0 = I n.

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

KOMBINATORIIKKA JOUKOT JA RELAATIOT

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

a) Mitkä seuraavista ovat samassa ekvivalenssiluokassa kuin (3, 8), eli kuuluvat joukkoon

jonka laskutoimitus on matriisien kertolasku. Vastaavasti saadaan K-kertoiminen erityinen lineaarinen ryhmä

Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Salausmenetelmät LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) 3. Kongruenssit. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä

Osa 1: Todennäköisyys ja sen laskusäännöt. Todennäköisyyden aksioomat

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuehdotuksia viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Esko Turunen MAT Algebra1(s)

Injektio. Funktiota sanotaan injektioksi, mikäli lähtöjoukon eri alkiot kuvautuvat maalijoukon eri alkioille. Esim.

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Todennäköisyyden aksioomat. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Matematiikka kaikille, kesä 2017

2.8. Kannanvaihto R n :ssä

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

on Abelin ryhmä kertolaskun suhteen. Tämän joukon alkioiden lukumäärää merkitään

811120P Diskreetit rakenteet

8.5. Järjestyssuhteet 1 / 19

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Ortogonaalinen ja ortonormaali kanta

Renkaat ja modulit. Tässä osassa käsiteltävät renkaat ovat vaihdannaisia, ellei toisin mainita. 6. Ideaalit

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Joukkojen ja kokonaislukujen osittaminen

2.5. Matriisin avaruudet ja tunnusluvut

Transkriptio:

Joukon määritelmä Joukko on alkioidensa kokoelma. Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti. Näin ei tässä tehdä vaan tyydytään ns. naiviin joukko oppiin. Joukko tunnetaan luettelemalla/määrittelemällä sen alkiot. x A x on A:n alkio (kuuluu A:han). Esimerkiksi joukko R = {x x reaaliluku }; N = {x x luonnollinen luku } = {0, 1, 2, 3,...}; A = {a, b, c, d}. 6.1. Määritelmiä Joukot A ja B ovat samat, eli A = B, jos niiden alkiot ovat samat. Kun alkio x A niin x B ja kun y B niin y A Kun kaikki A:n alkiot kuuluvat B:hen, niin A on B osajoukko. A B (tai A B), kun x A, niin x B. Ylläoleva A = B:n määritelmä merkitsee sitä, että A = B (A B ja B A). Selvästi A A. Jos A B, mutta joukot A ja B eivät ole samat, niin joukko A on silloin joukon B aito osajoukko.

Joukko, joka ei sisällä alkioita on tyhjä joukko. Joukko on äärellinen jos se sisältää äärellisen määrän alkioita. Muulloin joukko on ääretön. Olkoon A joukon äärellisen joukon A alkioiden lukumäärä. Aina kun A on joukko, A. Potenssijoukko Joukko voi olla myös joukkojen joukko eli sen alkiot ovat joukkoja: Esimerkiksi {, {a}, {b}, {a, b}} on joukkojen joukko. Joukon A potenssijoukko P(A) on kaikkien A:n osajoukkojen muodostama joukko. Esimerkki 6.1. Joukon A = {a, b, c} potenssijoukko on P(A) = {, {a}, {b}, {c}, {a, b}, {a, c}, {b, c}, {a, b, c}}. Lause 6.1. Jos joukossa A on n alkiota, niin P(A):ssa on 2 n alkiota. Tod....

Joukkojen toimituksia Unioni : A B = {x x A tai x B} Leikkaus : A B = {x x A ja x B} Komplementti : A = {x x A}; tällöin ajatellaan A:n olevan jonkin perusjoukon U osajoukko ja siis A A = U. Erotus \: A\B = {x x A ja x B} Esimerkki 6.2. A = {a, b, c, d} ja B = {b, c, e, f } A B = {a, b, c, d, e, f } A B = {b, c} A \ B = {a, d} B \ A = {e, f }. Jos lisäksi perusjoukko U = {a, b, c, d, e, f, g}, niin joukko A = {e, f, g} ja joukko B = {a, d, g}. Joukot ja Boolen algebra Perusjoukon U osajoukot muodostavat toimitusten, ja suhteen Boolen algebran missä = 0 ja U = 1. Silloin esimerkiksi de Morganin lait: (A B) = (A ) (B ) (A B) = (A ) (B ) ovat voimassa.

6.2. Suhteet eli relaatiot A ja B ovat joukkoja. Karteesinen tulo A B on järjestettyjen alkioparien joukko: A B = {(a, b) a A ja b B}. Taso on kahden lukusuoran karteesinen tulo. Yleensä A B B A (koska A B:n pareissa ensin A:n alkiot ja sitten B:n alkiot ja B A:n pareissa ensin B:n alkiot ja sitten A:n alkiot); poikkeuksia saadaan kun A = B ja kun A = tai B =. Relaation määritelmä Olkoot A ja B joukkoja. Kaksipaikkainen suhde eli relaatio R A:sta B:hen on A B:n osajoukko: R A B. Tällöin tieto a on suhteessa R b:hen merkitään (a, b) R tai arb, ja kun a ei ole suhteessa R b:hen, merkitään (a, b) R ja a Rb. Merkinnän arb takana on reaaliluvuista tuttu suhde, jolla merkitään 100 103 (tai 95 13). Merkintä (100, 103) on outo.

Kun A = B, niin suhdetta R A:sta B:hen sanotaan lyhyesti suhteeksi joukossa A (esim. on suhde joukossa R). Esimerkiksi R = {(a, 1), (b, 2), (c, 3)} on suhde joukossa {a, b, c} {1, 2, 3}, {(x, x 2 ) x R} on suhde joukossa R. Spesiaalisuhteita Suhde (=relaatio) R joukossa A on (i)refleksiivinen jos (a, a) R aina kun a A, (ii) symmetrinen jos aina kun a, b A on voimassa (a, b) R (b, a) R, (iii) antisymmetrinen, jos aina kun a, b A ja a b on voimassa (a, b) R (b, a) / R. (iv) transitiivinen, jos aina kun a, b, c A on voimassa (a, b), (b, c) R (a, c) R.

Esimerkki 6.3. Olkoon joukko A = {1, 2, 3, 4}. Mitkä seuraavista relaatioista ovat refleksiivisiä, symmetrisiä, antisymmetrisiä, transitiivisia. R 1 = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (3, 4), (4, 3), (4, 1), (1, 4)} Ei ole refleksiivinen, koska (3, 3) / R1. On symmetrinen. (1, 2), (2, 1) R 1, joten ei ole antisymmetrinen. (3, 4), (4, 3) R 1, mutta (3, 3) / R 1, joten ei ole transitiivinen. R 2 = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)} Ei ole refleksiivinen, koska (3, 3) / R 3. On symmetrinen. (1, 2), (2, 1) R2, joten ei ole antisymmetrinen. On transitiivinen R 3 = {(1, 1), (1, 2), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 4), (3, 3), (4, 1), (4, 2), (4, 4)} On refleksiivinen On symmetrinen (1, 2), (2, 1) R3, joten ei ole antisymmetrinen. On transitiivinen. R 4 = {(3, 4)} Ei ole refleksiivinen,. Ei ole symmetrinen. On antisymmetrinen On transitiivinen

Suhteen matriisiesitys (Kaksipaikkainen) suhde R voidaan (kun A ja B äärelliset) aina esittää matriisina M R. Järjestetään A:n alkiot: a 1,..., a n ja B:n alkiot b 1,..., b m, nimetään M R :n rivit a 1,..., a n :llä ja sarakkeet b 1,..., b m. Saadaan esitys: (a i, b j ) R M R : n alkio ij on 1 (a i, b j ) R M R : n alkio ij on 0 Esimerkki 6.4. Esitä esimerkin 6.3. suhteet matriiseina. Ratk. R 1 = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (3, 4), (4, 3), (4, 1), (1, 4)} 1 1 0 1 M R1 = 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 R 2 = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)} 1 1 0 0 M R2 = 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

R 3 = {(1, 1), (1, 2), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 4), (3, 3), (4, 1), (4, 2), (4, 4)} 1 1 0 1 M R3 = 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 R 4 = {(3, 4)} M R4 = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 N-paikkaiset relaatiot Sopivat tietokannat voidaan kuvitella n-paikkaisiksi relaatioiksi, kun kentän i määrittelyalue tulkitaan joukoksi A i, niin jokainen tietue (a 1, a 2,..., a n ) on suhteen R alkio. Koska relaatiot joukkoja, niitä voidaan käsitellä soveltamalla niihin joukko opillisia laskutoimituksia.

6.3. Ekvivalenssisuhde Ositus: Miten sopivalla yhdistelmällä edelläolevia suhteiden ominaisuuksia voidaan jakaa joukko "samankaltaisiin alkioihin"? A 1, A 2,..., A n on joukon A ositus (partition), jos A i A, i = 1, 2,... n ovat A:n epätyhjiä osajoukkoja, joille n i=1 A i = A ja A i A j = aina kun i j. {1, 2, 4}, {3, 5}, {6} on joukon {1, 2, 3, 4, 5, 6} ositus. Ekvivalenssisuhde 2-paikkainen suhde R on ekvivalenssi(suhde) joukossa A, jos R on refleksiivinen, symmetrinen ja transitiivinen.

Esimerkki 6.6. Onko suhde R = {(1, 1), (1, 2), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 4), (3, 3), (4, 1), (4, 2), (4, 4)} ekvivalenssisuhde joukossa {1, 2, 3, 4}? Entä joukossa {1, 2, 3, 4, 5}? Esimerkki 6.7. Olkoot m positiivinen kokonaisluku. Osoita, että suhde R = {(a, b) a:n ja b:n jakojäännös luvulla m jaettaessa on sama} on ekvivalenssisuhde ei-negatiivisten kokonaislukujen joukossa. Ratk....

Ekvivalenssiluokat Esimerkki. Suhde: (a, b) R jos ja vain jos a:lla ja b:llä on sama opintojen aloitusvuosi. R on ekvivalenssisuhde opiskelijoiden joukossa R jakaa kaikki opiskelijat joukkoihin, jotka kukin muodostuu samana vuonna opiskelunsa aloittaneista opiskelijoista. Jokainen opiskelija voi kuulua vain yhteen joukkoon, eli joukot erillisiä. Kyseessä suhteen R ekvivalenssiluokat. R on ekvivalenssisuhde joukossa A. Joukon A alkioon a liittyvä ekvivalenssiluokka: [a] R on kaikki joukon A alkiot b, jotka ovat alkion a kanssa suhteessa R. Siis [a] R = {b (a, b) R}. Esimerkki 6.8. R = {(a, b) a:n ja b:n jakojäännös luvulla 3 jaettaessa on sama} Määrää ekvivalenssiluokka [7] R. Ratk. Nyt 7 = 2 3 + 1, joten. [7] R = {a a:n jakojäännös on 1} = {1, 4, 7, 10, 13,...}

Ekvivalenssiluokkien yhtenevyys Lause 6.1. Olkoot R ekvivalenssisuhde joukossa A. Silloin [a] R = [b] R täsmälleen silloin kun (a, b) R. Tod. (1) Oletus:[a] R = [b] R. Väite: (a, b) R. Koska a [a] R = [b] R, niin (a, b) R. (2)Oletus: (a, b) R. Väite: [a] R = [b] R. Osoitetaan aluksi, että [a] R [b] R. Olkoon x [a] R mielivaltainen. (a, x) R eli myös (x, a) R (R on symmetrinen). Koska (a, b) R oletuksen perusteella ja koska R on transitiivinen, niin myös (x, b) R, eli x [b] R. Siis [a] R [b] R. Vaihtamalla yllä a:n ja b:n paikkoja voidaan todistaa, että [b] R [a] R. Siis [a] R = [b] R. Tulosten (1) ja (2) perusteella Lauseen tulos on voimassa.

Ositukset ja ekvivalenssiluokat sama asia Lause 6.2. Seuraavat ehdot ovat voimassa: (i)ekvivalenssisuhde joukossa A määrää joukon A osituksen. (ii)jokainen joukon A ositus määrää ekvivalenssisuhteen joukossa A. Tod. (i) Olkoon R ekvivalenssisuhde joukossa A. [x] R on R:n ekvivalenssiluokka aina kun x A Jokainen alkio x A kuuluu ainakin yhteen suhteen R ekvivalenssiluokkaan. Jos x kuuluu kahteen ekvivalenssiluokkaan [a] R ja [b] R, niin silloin (a, x) R ja (x, b) R. Transitiivisuus: (a, b) R. Edellinen lause: [a] R = [b] R. Jokainen A:n alkio kuuluu korkeintaan yhteen ekvivalenssiluokkaa. Siis jokainen joukon A alkio kuuluu täsmälleen yhteen ekvivalenssiluokkaan. Ekvivalenssiluokat muodostavat joukon A osituksen. (ii) Väite:Jokainen joukon A ositus määrää ekvivalenssisuhteen joukossa A. Olkoon A 1, A 2,... A n joukon A ositus. Määritellään suhde R joukossa A seuraavasti: (a, b) R täsmälleen silloin kun a ja b molemmat ovat saman joukon A i alkioita, jollakin i = 1, 2,..., n. Selvästi (a, a) R aina kun a A, eli R on refleksiivinen. Jos (a, b) R, niin (b, a) R, eli R on symmetrinen. Jos (a, b), (b, c) R, niin (a, c) R, eli R on transitiivinen. Siis R on ekvivalenssisuhde. Lisäksi joukot A 1, A 2,..., A n ovat suhteen R ekvivalenssiluokat.

Esimerkki 6.9. Määrää suhteen R = {(a, b) a:n ja b:n jakojäännös luvulla 6 jaettaessa on sama } määräämä ositus ei-negatiivisille kokonaislvuille. Ratk...