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順序関係と束 - 基本演習md daba16f
exercise/math/discrete-math/order-relations-and-lattices.exercise.n.md

順序関係じゅんじょかんけいorder relationそくlattice - 基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-14document_iddoc_721d03c4234dba7c65b3453691c68b59description半順序、全順序、Hasse図、極大極小、束の join と meet を定義から確認する基本演習である。prerequisites半順序関係と全順序関係 / Hasse図と極大・極小 / 束の基本type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/discrete-math/partial-and-total-orders.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/hasse-diagrams-and-maximal-minimal-elements.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/lattice-basics.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/discrete-mathematics-portal.lecture.n.md
mathdiscrete-mathexercisepartial-orderlattice

2演習えんしゅう方針ほうしん

順序関係じゅんじょかんけいorder relationでは、反射性はんしゃせいreflexivity反対称性はんたいしょうせいantisymmetry推移性すいいせいtransitivity確認かくにんする。全順序ぜんじゅんじょtotal orderかどうかは、任意にんいの 2 げん比較可能ひかくかのうcomparableかで判定はんていする。

3問題もんだい 1

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"mathcal\")")]P({1,2})順序じゅんじょづける。この関係かんけい半順序関係はんじゅんじょかんけいpartial orderであることを説明せつめいせよ。

3.1解答かいとう

任意にんいB について BB なので反射性はんしゃせいreflexivity成立せいりつする。BC かつ CB なら外延性がいえんせいextensionalityより B=C なので反対称性はんたいしょうせいantisymmetry成立せいりつする。BC かつ CD なら BD なので推移性すいいせいtransitivity成立せいりつする。したがって半順序関係はんじゅんじょかんけいpartial orderである。

3.2解説かいせつ

包含ほうがんinclusion半順序関係はんじゅんじょかんけいpartial order基本例きほんれいである。

3.3よくあるあやま

対称性たいしょうせいsymmetry確認かくにんしようとするあやまりである。順序じゅんじょ必要ひつようなのは反対称性はんたいしょうせいantisymmetryである。

4問題もんだい 2

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"mathcal\")")]P({1,2})包含順序ほうがんじゅんじょinclusion order全順序関係ぜんじゅんじょかんけいtotal orderか。

4.1解答かいとう

{1}{2} は、どちらも相手あいてふくまない。したがって比較可能ひかくかのうcomparableではない 2 げん存在そんざいする。よって全順序関係ぜんじゅんじょかんけいtotal orderではない。

4.2解説かいせつ

全順序関係ぜんじゅんじょかんけいtotal orderでは任意にんいの 2 げん比較ひかくできる必要ひつようがある。1 くみでも比較不能ひかくふのうなら失敗しっぱいである。

4.3よくあるあやま

半順序関係はんじゅんじょかんけいpartial orderだから全順序関係ぜんじゅんじょかんけいtotal orderでもあると判断はんだんするあやまりである。

比較不能ひかくふのうincomparableな 1 くみつければ、全順序関係ぜんじゅんじょかんけいtotal orderではないことがかる。半順序関係はんじゅんじょかんけいであることと全順序関係ぜんじゅんじょかんけいであることを混同こんどうしない。

5問題もんだい 3

P={{1},{2},{1,2}}順序じゅんじょづける。極大元きょくだいげんmaximal element最大元さいだいげんgreatest elementもとめよ。

5.1解答かいとう

{1,2}P のすべてのげんelementふくむので最大元さいだいげんgreatest elementである。最大元さいだいげんgreatest element自分じぶんよりうえげんelementたないため、極大元きょくだいげんmaximal elementでもある。したがって極大元きょくだいげんmaximal element{1,2}最大元さいだいげんgreatest element{1,2} である。

5.2解説かいせつ

最大元さいだいげんgreatest element存在そんざいするとき、それはかなら極大元きょくだいげんmaximal elementである。ただしぎゃく一般いっぱん成立せいりつしない。

5.3よくあるあやま

極大元きょくだいげんmaximal element最大元さいだいげんgreatest elementつねおなじとかんがえるあやまりである。

最大元さいだいげんgreatest element存在そんざいすれば極大元きょくだいげんmaximal elementであるが、極大元きょくだいげんmaximal elementがあるからといってかなら最大元さいだいげんgreatest elementがあるとはかぎらない。全員ぜんいん比較ひかくできるかがかれである。

6問題もんだい 4

([PARSE ERROR: Undefined("Command(\"mathcal\")")]P({1,2,3}),) において、B={1,2}C={2,3}BCBCもとめよ。

6.1解答かいとう

包含順序ほうがんじゅんじょinclusion orderでは、むすjoin和集合わしゅうごうunionである。したがって BC=BC={1,2,3} である。

まじわりmeet共通部分きょうつうぶぶんintersectionである。したがって BC=BC={2} である。

6.2解説かいせつ

そくlatticeでは、むすjoin共通きょうつう上界じょうかいupper bound最小さいしょうまじわりmeet共通きょうつう下界かかいlower bound最大さいだいである。

6.3よくあるあやま

むすjoinまじわりmeetぎゃくにするあやまりである。

7問題もんだい 5

せい整数せいすうinteger整除順序せいじょじゅんじょdivisibility order順序じゅんじょづける。610610もとめよ。

7.1解答かいとう

整除順序せいじょじゅんじょdivisibility orderでは、むすjoin最小公倍数さいしょうこうばいすうleast common multipleまじわりmeet最大公約数さいだいこうやくすうgreatest common divisorである。したがって 610=30610=2 である。

7.2解説かいせつ

整除順序せいじょじゅんじょdivisibility orderでは「うえにある」とは「倍数ばいすうである」ことを意味いみする。したがって最小さいしょう共通きょうつううえ最小公倍数さいしょうこうばいすうleast common multipleである。

7.3よくあるあやま

通常つうじょう大小だいしょうかんがえて 610=10 とするあやまりである。ここでの順序じゅんじょ通常つうじょう[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")] ではなく整除順序せいじょじゅんじょdivisibility orderである。

整除順序せいじょじゅんじょdivisibility orderではうえ倍数ばいすうした約数やくすう意味いみする。通常つうじょう大小だいしょうもどしてかんがえると、むすjoinまじわりmeetちがえやすい。

8証明しょうめい演習えんしゅう順序じゅんじょ制限せいげんと meet の単調性たんちょうせいmonotonicity

8.1問題もんだい

(X,[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")])半順序集合はんじゅんじょしゅうごうpartially ordered setで、YX とする。Y への制限せいげん半順序はんじゅんじょpartial orderになることを証明しょうめいせよ。また、そくlatticea[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]b なら ac[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]bc であることを証明しょうめいせよ。

8.2解答かいとう

Y制限せいげんでは、反射性はんしゃせいreflexivity反対称性はんたいしょうせいantisymmetry推移性すいいせいtransitivityはいずれも X成立せいりつする性質せいしつYげんelementたいして使つかうだけでよい。

meet について、acac下界かかいlower boundである。a[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]b なので、ac[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]b かつ ac[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]c である。したがって acbc下界かかいである。bcbc最大下界さいだいかかいgreatest lower boundなので、ac[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]bc である。

8.3解説かいせつ

順序じゅんじょ制限せいげん公理こうりこわれないれいであり、meet の単調性たんちょうせいmonotonicity演算えんざん順序じゅんじょ保存ほぞんするれいである。

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