markdown
関係と同値関係-基本演習md f1787da
exercise/math/discrete-math/relations-and-equivalence-relations.exercise.n.md

関係かんけいrelation同値関係どうちかんけいequivalence relation-基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-01document_iddoc_3d64ac8d0c67ee7e829ec17376498c88description関係の性質、関係の合成、閉包、同値関係、商集合を定義から確認する基本演習である。prerequisites関係の基本 / 関係の合成と閉包 / 同値関係と分割 / 商集合と自然な射影type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/discrete-math/relation-basics.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/relation-composition-and-closure.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/equivalence-relations-and-partitions.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/quotient-sets-and-canonical-projections.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/discrete-mathematics-portal.lecture.n.md
mathdiscrete-mathexerciserelationequivalence-relation
data/lecture/math/discrete-math/relation-basics.lecture.n.md data/lecture/math/discrete-math/relation-composition-and-closure.lecture.n.md data/lecture/math/discrete-math/equivalence-relations-and-partitions.lecture.n.md data/lecture/math/discrete-math/quotient-sets-and-canonical-projections.lecture.n.md

1演習えんしゅう方針ほうしん

関係かんけいrelation性質せいしつは、名前なまえではなく反射性はんしゃせいreflexivity対称性たいしょうせいsymmetry反対称性はんたいしょうせいantisymmetry推移性すいいせいtransitivity定義ていぎもどって判定はんていする。


2問題もんだい 1

A={1,2,3} うえ関係かんけいrelation R={(1,1),(2,2),(3,3),(1,2),(2,1)} について、反射性はんしゃせいreflexivity対称性たいしょうせいsymmetry判定はんていせよ。

2.1解答かいとう

(1,1),(2,2),(3,3) がすべてふくまれるので、R反射性はんしゃせいreflexivityたす。また (1,2)(2,1)両方りょうほうふくまれ、対角成分たいかくせいぶん逆向ぎゃくむきにしてもおなじなので、R対称性たいしょうせいsymmetryたす。

2.2解説かいせつ

反射性はんしゃせいreflexivityではすべての aA について (a,a)必要ひつようである。対称性たいしょうせいsymmetryでは、はいっている矢印やじるし逆向ぎゃくむきが必要ひつようである。

2.3よくあるあやま

(1,1) だけを反射性はんしゃせいreflexivity判断はんだんするあやまりである。反射性はんしゃせいreflexivityには、すべての自己対じこつい (a,a)必要ひつようである。


3問題もんだい 2

A={1,2,3} うえR={(1,2),(2,3)}推移閉包すいいへいほうtransitive closureもとめよ。

3.1解答かいとう

(1,2)R かつ (2,3)R なので、推移性すいいせいtransitivityのために (1,3)必要ひつようである。したがって推移閉包すいいへいほうtransitive closure{(1,2),(2,3),(1,3)} である。

3.2解説かいせつ

推移閉包すいいへいほうtransitive closureは、到達可能性とうたつかのうせい直接ちょくせつ関係かんけいrelationとして追加ついかする操作そうさである。ここでは 1 から 23到達とうたつできるので、直接ちょくせつくみ (1,3)追加ついかする必要ひつようがある。

3.3よくあるあやま

反射閉包はんしゃへいほうreflexive closure混同こんどうし、(1,1),(2,2),(3,3)追加ついかするあやまりである。これらは、この問題もんだいでは推移性すいいせいtransitivityからは要求ようきゅうされない。


4問題もんだい 3

Z うえab を「a-b が 2 の倍数ばいすうである」と定義ていぎする。これは同値関係どうちかんけいequivalence relationであることをしめせ。

4.1解答かいとう

反射性はんしゃせいreflexivity: a-a=0 は 2 の倍数ばいすうなので aa である。

対称性たいしょうせいsymmetry: a-b=2k なら b-a=-2k=2(-k) なので ba である。

推移性すいいせいtransitivity: a-b=2kb-c=2 なら a-c=2(k+) なので ac である。

4.2解説かいせつ

同値関係どうちかんけいequivalence relationは 3 条件じょうけん別々べつべつ確認かくにんする。ここでは 2 でったあまりがおなじ、つまり moduloモジュロ 2おなじという分類ぶんるいつくっている。

4.3よくあるあやま

偶数ぐうすう奇数きすうかの直感ちょっかんだけで説明せつめいし、3 条件じょうけん確認かくにんしないあやまりである。


5問題もんだい 4

問題もんだい 3 の同値関係どうちかんけいequivalence relationについて、商集合しょうしゅうごうquotient set Z/べよ。

5.1解答かいとう

偶数ぐうすう全体ぜんたい同値類どうちるいequivalence class [0] と、奇数きすう全体ぜんたい同値類どうちるいequivalence class [1]かれる。したがって Z/={[0],[1]} である。

5.2解説かいせつ

商集合しょうしゅうごうquotient setげんelementは、げん整数せいすうではなく同値類どうちるいequivalence classである。

5.3よくあるあやま

Z/={0,1}き、代表元だいひょうげん同値類どうちるいequivalence class混同こんどうするあやまりである。


6問題もんだい 5

π:ZZ/自然しぜん射影しゃえいとする。問題もんだい 3 の同値関係どうちかんけいequivalence relationで、π(5)π(-1)ひとしいか。

6.1解答かいとう

π(5)=[5]π(-1)=[-1] である。5-(-1)=6 は 2 の倍数ばいすうなので 5-1 である。したがって [5]=[-1] であり、π(5)=π(-1) である。

6.2解説かいせつ

自然しぜん射影しゃえいcanonical projectionは、同値どうちequivalentげんelementおな同値類どうちるいequivalence classおくる。

6.3よくあるあやま

5-1 だから π(5)π(-1)判断はんだんするあやまりである。商集合しょうしゅうごうquotient setでは、げんあたいではなく同値類どうちるいequivalence class比較ひかくする。

8証明しょうめい演習えんしゅう同値関係どうちかんけいから分割ぶんかつつく

8.1問題もんだい

X うえ同値関係どうちかんけいequivalence relationとする。同値類どうちるいequivalence class [x]あつまりが X分割ぶんかつpartitionになることを証明しょうめいせよ。

8.2解答かいとう

反射性はんしゃせいより xx なので、x[x] である。したがって、すべてのげんすくなくともひとつの同値類どうちるいぞくする。

つぎに [x][y][PARSE ERROR: Undefined("Command(\"varnothing\")")] とする。z[x][y]る。すると zx かつ zy である。対称性たいしょうせいより xz推移性すいいせいより xy である。u[x] なら uxy なので u[y] である。よって [x][y] である。同様どうよう[y][x] であり、[x]=[y] である。

8.3解説かいせつ

同値関係どうちかんけいequivalence relationみっつの条件じょうけんは、分割ぶんかつpartition性質せいしつ保証ほしょうしている。反射性はんしゃせいreflexivityかくげんelement自分じぶんるいれ、対称性たいしょうせいsymmetry推移性すいいせいtransitivityまじわったるい一致いっちすることを強制きょうせいする。

raw .n.md をコピー
loc をコピー (filepath:line ~ line)
copy share link
copy encoded share link
path をコピー
copy share link
copy encoded share link
copy share link
copy encoded share link
タブを全て閉じる