תרגיל 2
תהיינה ו- קבוצת. יהי יחס דו-מקומי מעל ויהי יחס דו-מקומי מעל .
נגדיר יחס דו-מקומי מעל :
הוכיחו: אם ו- יחסי שקילות, אזי יחס שקילות.
הוכחה:
יהא . על פי הגדרת מתקיים כי ו-. על פי הנתון, יחסי שקילות ולכן, על פי הגדרת יחס שקילות, הם יחסים סימטריים. לכן, על פי הגדרת הסמטריות, מתקיים ו-. ולכן: ו-. ולכן, על פי הגדרת מתקיים: לכל ולכן, על פי הגדרת יחס סמטרי, הינו יחס סימטרי.
נקח את ונראה כי הוא ביחס עם עצמו ב-:
על פי הגדרת יחס סמטרי, אנו יודעים כי הינם יחסים רפלקסיביים. לכן, על פי הגדרת הרפלקסיביות ו-. לכן, על פי הגדרת , מתקיים לכל (נראה כי מתקיים). לכן, על פי הגדרת יחס רפלקסיבי, הינו יחס רפלקסיבי.
יהא . על פי הגדרת מתקיים ו-. על פי הגדרת יחס שקילות, טרנזיטיביים ולכן (ראו את החלק הראשון בתשובה) ו-. לכן, על פי הגדרת מתקיים: לכל ולכן, על פי הגדרת טרנזיטיביות, הוא יחס טרנזיטיבי.
מכיוון ש- מקיים רפלקסיביות, סימטריות וטרנזיטיביות, על פי הגדרת יחס שקילות, הינו יחס שקילות.
∎
הוכיחו: אם יחסי סדר חלקיים, אזי יחס סדר חלקי.
הוכחה:
הגדרת יחס סדר חלקי אומרת כי יחס סדר חלקי הינו יחס רפלקסיבי, טרנזיטיבי ואנטי סימטרי.
תחילה, נסתכל בהוכחה של סעיף א', ונראה כי הוכחנו כי כאשר יחסים רפלקסיביים אזי הינו יחס רפלקסיבי וכאשר יחסים טרנזיטיביים, אזי הינו יחס טרנזיטיבי.
יהא כך ש-. על פי הגדרת יחס סדר חלקי, אנטי סימטריות, ולכן, מכיוון ש- וגם מתקיים כי ובנוסף, מכיוון ש- וגם מתקיים כי ולכן, . במידה ו-, נראה כי או ש- או מתקיימים, או שביחס אין בכלל קשר בין השניים. לכן, על פי הגדרת האנטי-סימטריות, הינו יחס אנטי סימטרי.
מכיוון ש- מקיים רפלקסיביות, אנטי-סימטריות וטרנזיטיביות, על פי הגדרת יחס סדר חלקי, הינו יחס סדר חלקי.
∎
הוכיחו/הפריכו: אם יחסי סדר מלאים, אזי יחס סדר מלא.
הוכחה:
על פי סעיף ב', מכיוון שעל פי הגדרת יחס סדר מלא והנתונים שלנו, הינם גם יחסי סדר חלקיים, הינו יחס סדר חלקי.
כעת, נוכיח כי הינו יחס סדר מלא.
יהיו כך שמתקיים . על פי הנתון והגדרת יחס סדר מלא, .
יהיו כך שמתקיים . על פי הנתון והגדרת יחס סדר מלא, .
לאור כך, על פי הגדרת מתקיים כי .
בנוסף, על פי הגדרת כי על מנת שיתקיים , צריך להתקיים ו-. דבר זה אינו מתקיים על פי הנכתב הנ"ל.
לכן, לכל ו- מתקיים .
לכן, על פי הגדרת יחס סדר מלא, הינו יחס סדר מלא.
∎
תרגיל 4
תהי קבוצה ויהי יחס דו-מקומי מעל .
היחס יקרא אידמפוטנטי אם .
הוכיחו: אם אידמפוטנטי, אז לכל טבעי.
הוכחה:
נוכיח באינדוקציה כי הטענה מתקיימת.
בסיס: אם אזי, צ.ל כי . נתון לנו כי אידמפוטנטי, ולכן, על פי הגדרת המושג, מה שמקיים בדיוק את התנאי.
צעד: נניח כי ונוכיח כי .
על פי הגדרת החזקה, . על פי הנחת האינדוקציה ולכן .
על פי הנתון, , משמע, ולכן: .
לכן, לכל .
∎
הוכיחו: אם יחס שקילות, אז אידמפוטנטי.
הוכחה:
נתון לנו כי הינו יחס שקילות ולכן מקיים רפלקסיביות, סימטריות וטרנזיטיביות.
לכל אשר בשבילם , לאור היותו של היחס רפלקסיבי מתקיים גם כי ולכן מתקיים ולכן על פי הגדרת ההרכבה ועל פי הגדרת החזקה מתקיים . לכן, על פי הגדרת הכלה מתקיים .
לכל אשר בשבילם , על פי הגדרת החזקה וההרכבה, מתקיים כי . מכיוון ש- טרנזיטיבי, מתקיים כי . לכן, על פי הגדרת הכלה מתקיים .
לכן, על פי הכלה דו כיוונית, , ולכן, על פי הגדרת המושג, הינו יחס אידמפוטנטי.
∎
הוכיחו/הפריכו: אם אידמפוטנטי, אזי יחס שקילות.
הוכחה:
הטענה אינה נכונה. נסתכל על דוגמה נגדית:
יהי יחס מעל כך:
על פי הגדרת , .
על פי הגדרת היחס , לכל איבר , במקרה שלנו ו-, מתקיים ולכן .
לאיבר מתקיים ש- ולכן .
לכן, ולכן, על פי הגדרת חזקה: ולכן, הינו אידמפוטנטי על פי הגדרה.
היחס אינו מקיים סימטריות, שכן על פי הגדרת הסימטריות, אם היחס סמטרי ומתקיים אזי מתקיים מה שלא מתקיים ביחס שלנו ולכן, היחס אינו סימטרי.
על פי הגדרת יחס שקילות, כדי שיחס יהיה יחס שקילות הוא צריך להיות סימטרי, מה שלא מתקיים כאן ולכן אינו יחס שקילות.
∎