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완전 관계

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1. 개요

완전 관계는 집합 X 위의 이항 관계 R이 임의의 두 원소 x, y에 대해 (x, y) ∈ R이거나 (y, x) ∈ R을 만족하는 경우를 말한다. 이는 X × X = R ∪ R⁻¹과 동치이다. 완전 관계는 연결 관계, 강하게 연결된 관계와 관련되며, 전순서와 원전순서를 포함한다.

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    이항 관계는 순서쌍을 원소로 가지는 집합으로, 두 원소 간의 관계를 정의하며, 집합 X와 Y의 데카르트 곱의 부분집합으로 표현되고, 다양한 연산과 성질을 가지며 여러 분야에서 활용된다.
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완전 관계
관계 속성
유형이항 관계
집합집합론
정의
설명집합 X에 대한 관계 R이 X의 모든 구별되는 x와 y에 대해 xRy 또는 yRx를 만족하면 연결 관계이다.
수학적 표현∀x, y ∈ X, x ≠ y → (xRy ∨ yRx)
동치 조건∀x, y ∈ X, ¬(xRy) → yRx
예시
일반적인 예시집합 X에 대한 전순서 관계는 연결 관계이다.
X의 모든 x, y에 대해 xRy인 관계 R은 연결 관계이다.
특수한 예시두 사람이 같은 키가 아니면 한 사람은 다른 사람보다 키가 큰 관계는 연결 관계이다.
X가 집합 {1, 2, 3}이고 R이 X에 대한 관계 {(1, 1), (2, 2), (3, 3), (1, 2), (2, 3)}이면, R은 연결 관계가 아니다.
관련 개념
관련 관계전순서 관계
반사 관계
대칭 관계
추이 관계

2. 정의

집합 ''X'' 위의 이항 관계 ''R''⊆ ''X''×''X''가 다음 조건을 만족시키면, '''완전 관계'''라고 한다.


  • 임의의 ''x'',''y''∈''X''에 대하여, (''x'',''y'')∈''R''이거나, (''y'',''x'')∈''R''이다.


이는

:''X''×''X''=''R''∪''R''-1

동치이다. 여기서

:''R''-1={(''y'',''x'')ː(''x'',''y'')∈''R''}

집합 ''X''에 대한 관계 ''R''이 모든 ''x'', ''y'' ∈ ''X''에 대해 다음 조건 중 하나를 만족하면 '''연결 관계'''라고 한다.

  • x \neq y 이면 x \mathrel{R} y 또는 y \mathrel{R} x
  • x \mathrel{R} y 또는 y \mathrel{R} x 또는 x = y


모든 x, y \in X에 대해 x \mathrel{R} y 또는 y \mathrel{R} x 를 만족하는 관계는 '''강하게 연결된 관계'''라고 한다.

2. 1. 용어

집합 ''X'' 위의 이항 관계 ''R''⊆ ''X''×''X''가 다음 조건을 만족시키면, '''완전 관계'''라고 한다.

  • 임의의 ''x'',''y''∈''X''에 대하여, (''x'',''y'')∈''R''이거나, (''y'',''x'')∈''R''이다.


이는

:''X''×''X''=''R''∪''R''-1

동치이다. 여기서

:''R''-1={(''y'',''x'')ː(''x'',''y'')∈''R''}

연결된 관계 개념은 주로 순서와 관련하여 전체 순서 또는 선형 순서를 정의하는 데 사용된다. 이 맥락에서 이 속성은 종종 특별히 명명되지 않는다. 오히려 전체 순서는 임의의 두 요소가 비교 가능한 부분 순서로 정의된다.[4][5]

따라서 '''전체 관계'''는 연결되거나 강하게 연결된 관계에 대해 보다 일반적으로 사용되는 용어이다.[6] 그러나 이 "전체 관계" 개념은 전체라고도 하는 직렬 속성과는 구별되어야 한다. 유사하게, 연결된 관계는 때때로 '''완전 관계'''라고도 불리지만,[7] 이 역시 혼란을 야기할 수 있다. 전체 관계는 완전이라고도 불리며,[8] "완전성"은 순서 이론에서 여러 다른 의미를 갖는다.

연결된 관계는 '''결합 관계'''라고도 하며,[9][10] 삼분법을 만족한다고 한다.[11]

순서 관계가 아닌 경우, 연결됨과 강하게 연결됨은 중요한 차이점이 있는 속성이다. 이 둘을 정의하는 자료에서는 '''약하게 연결된 관계'''와 '''연결됨''',[12] '''완전'''과 '''강하게 완전''',[13] '''전체'''와 '''완전''',[6] '''반결합 관계'''와 '''결합 관계''',[14] 또는 '''결합 관계'''와 '''엄격히 결합된 관계'''[15]를 각각 위에서 정의된 연결됨과 강하게 연결됨 개념의 대체 이름으로 사용한다.

3. 성질

완전 관계의 정의에서 x=y를 취하면, (x,x)\in R임을 알 수 있다. 따라서, 모든 완전 관계는 반사 관계이다.[1] 강하게 연결된 관계가 대칭적이면, 그것은 전체 관계이다. 관계가 강하게 연결되기 위한 필요충분 조건은 연결적이고 반사적인 것이다.[17] 집합 X에 대한 연결된 관계는 X에 적어도 4개의 원소가 있다면 반추이 관계일 수 없다.[18] 예를 들어, 3개의 원소 집합 \{ a, b, c \}에서 관계 \{ (a, b), (b, c), (c, a) \}는 두 속성을 모두 갖는다. 만약 RX에 대한 연결된 관계라면, X의 모든 원소 또는 한 개를 제외한 모든 원소는 R의 상에 있다.[19] 마찬가지로, X의 모든 원소 또는 한 개를 제외한 모든 원소는 R의 정의역에 있다.

3. 1. 동치 조건

집합 X 위의 이항 관계 R\subseteq X\times X가 다음 조건을 만족시키면, '''완전 관계'''라고 한다.[14]

  • 임의의 x,y\in X에 대하여, (x,y)\in R이거나, (y,x)\in R이다.

이는

:X\times X=R\cup R^{-1}

동치이다. 여기서

:R^{-1}=\{(y,x)\colon(x,y)\in R\}

R을 동차 관계라고 할 때, 다음은 서로 동치이다.[14]

  • R은 강하게 연결되어 있다.
  • U \subseteq R \cup R^\top
  • \overline{R} \subseteq R^\top
  • \overline{R}은 비대칭 관계이다.

여기서 U는 전체 관계이고 R^\topR의 역 관계이다.

다음은 서로 동치이다.[14]

  • R은 연결되어 있다.
  • \overline{I} \subseteq R \cup R^\top
  • \overline{R} \subseteq R^\top \cup I
  • \overline{R}은 반대칭 관계이다.

여기서 \overline{I}는 항등 관계 I의 여집합 관계이고 R^\topR의 역 관계이다.

4. 예

모든 전순서는 완전 관계이다. 보다 일반적으로, 모든 원전순서는 완전 관계이다.

집합 \{a,b,c\} 위의 순환적인 관계

:a\preceq b\preceq c\preceq a

:a\preceq a

:b\preceq b

:c\preceq c

는 완전 관계이다. 그러나 이는 전순서가 아니다.

5. 버트런드 러셀의 인용

Bertrand Russell은 진행을 도입하면서 연결의 공리를 언급했다.

: ''일련의 관계가 전이적이고 비대칭적인 관계에 의해 원래 주어질 때마다, 우리는 일련의 임의의 두 항이 생성 관계를 갖는다는 조건으로 연결을 표현할 수 있다.''[14]

참조

[1] 서적 The Concise Oxford Dictionary of Mathematics http://www.oxfordref[...] Oxford University Press 2014-09-18
[2] 서적 Logic, Mathematics, and Computer Science: Modern Foundations with Practical Applications https://books.google[...] Springer 2015-10-13
[3] 서적 Logic, Sets, and Recursion Jones & Bartlett Learning 1994
[4] 서적 Naive Set Theory Nostrand
[5] 서적 Formal Models and Semantics Elsevier
[6] 서적 Infinite Dimensional Analysis: A Hitchhiker's Guide Springer 2007-05-02
[7] 서적 Sets, Logic and Maths for Computing Springer 2012-02-27
[8] 서적 Principia Mathematica http://archive.org/d[...] Cambridge University Press 1910
[9] 서적 Introduction to Mathematical Linguistics Prentice-Hall 1974
[10] 웹사이트 Relations and Functions http://www.ling.ohio[...] 2018-05-28
[11] 서적 The Foundations of Mathematics College Publications 2009
[12] 서적 The Theory of Social Choice https://books.google[...] Princeton University Press 2015-03-08
[13] 서적 Measurement Theory: Volume 7: With Applications to Decisionmaking, Utility, and the Social Sciences Cambridge University Press 2009-03-12
[14] 서적 Relations and Graphs: Discrete Mathematics for Computer Scientists https://books.google[...] Springer 1993
[15] 서적 Formal Concept Analysis: Mathematical Foundations Springer Science & Business Media 2012-12-06
[16] 문서 Defined formally by v E w if a graph edge leads from vertex v to vertex w
[17] 문서 For the {{em|only if}} direction, both properties follow trivially. — For the {{em|if}} direction: when x \neq y, then x\mathrel{R}y \lor y\mathrel{R}x follows from connectedness; when x = y, x \mathrel{R} y follows from reflexivity.
[18] 간행물 Simple Laws about Nonprominent Properties of Binary Relations 2018-06
[19] 문서 If x, y \in X \setminus \operatorname{ran}(R), then x \mathrel{R} y and y \mathrel{R} x are impossible, so x = y follows from connectedness.
[20] 웹인용 Sets, Relations, Functions http://www.cogsci.rp[...] 2018-05-28
[21] 웹인용 Relations and Functions http://www.ling.ohio[...] 2018-05-28
[22] 서적 Handbook of Computational Social Choice Cambridge University Press 2016



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