离散数学(第三版)课后习题答案

内容发布更新时间 : 2024/11/6 7:18:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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因此r(R),s(R),t(R)与1)作图法一致。 20.设R?A×A,证明

1)(R+)++R+2)=R*

[证明] 1)一方面,由于(R+)+是R+的传递闭包,所以R+?(R+)+;另一方面,

由于R+是R的传递闭包,故此R+是传递的。由于R+?R+及传递闭包(R+)+是包含R+的最小传递关系,就有(R+)+?R+(定理4之3);所以(R+)+=R+。 2)一方面,由于(R*)*是R*的自反传递闭包,所以R*?(R*)*;另一方面,由于R*是R的自反传递闭包,故此R*是自反的传递的。由于R*?R*及自反传递闭包(R*)*是包含R*的最小自批传递关系,就有(R*)*?R*(定理5的3))。所以(R*)*=R*。

21.设A={1,2,3,4},RAA,R={(1,2),(2,4),(3,4),(4,3),(3,3)} 1)证明R不是传递的;

2)求R1,使 R1?R并且R1是传递的;

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3)是否存在R2,使R2?R,R2≠R1并且R2是传递的。

[解] 1)由于(1,2)∈R且(2,4)R但(1,4)? R,这说明R不是传递的。

2)由于R+是包含R的最小传递关系,所以,取R1=R+即为所求。现在来R+ R2={(1,4),(2,3),(3,3),(3,4),}(4,3),(4,4)} R3={(1,3),(2,3),(2,4),(3,3),(3,4),(4,3),(4,4)} R4={(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,3),(3,4),(4,3),(4,4)} 故此R1=R+=R∪R2∪R3∪R4={(1,2),(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,

3),(3,4),(4,3)(4,4)}(因为|A|=4有限) 其关系图如下:

1 2

1

2

3 4

3

4

R的关系图 R1的关系图

3)能。因为R1并非全关系(否则,当R1是全关系时,就找不到了),所以只要取

R2=A×A是A上的全关系就可满足R2?R,R2≠R,并且全关系R2显然是一个传递关系。

22.设A={1,2,3,4……,9},定义A×A上的关系如下:

(a,b)R(c,d)∷ a+d=b+c 1) 证明R是A×A上的等价关系; 2) 求[(2,5)]R;

3) R?A×A对吗?请阐明理由。 1)[证明] (a)R是自反的

对于任何(a,b)∈A×A,由于a+b = b+a,所以(a,b)R(a,b)。

(b)R是对称的

对于任何(a,b),(c,d)∈A×A,若(a,b)R(c,d),则有a+d = b+c从而c+b+a,所以可得(c,d)R(a,b)。

.

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(c)R是传递的

对于任何(a,b),(c,d),(e,f)∈A×A,若(a,b)R(c,d),且(c,d)R(e,f),于是有a+d = b+c及c+f = d+e,二式相加有a+f+c+d = b+e+c+d,两边同时减c+d,可得a+f = b+e,从而可得(a,b)R(e,f)。 综合(a)、(b)、(c)、说明R是A×A上的等价关系。

2)[解] 因为{(2,5)}R = {(a,b)|(a,b)∈A×A(a,b)R(2,5)} = {(a,b)|(a,b)∈A×A∧a+5 = b+2} = {(a,b)|(a,b)∈A×A∧b = a+3}

={(1,4),(2,5,(3,6),(4,7),(5,8),(6,9))

3)[答] R?A×A不对。因为R是A×A上的关系,所以R?(A×A)×(A×A)=(A?A)2。

23.设A是一个非空集合,R?A×A。如果R在A上是对称的,传递的,下面的推

导说明R在A上是自反的:

对任意的a,b∈A,由于R是对称的,有: aRb?bRa

于是aRb?aRb∧bRa,又利用R是传递的,得: aRb∧bRa?aRa 从而说明R是自反的。 上述推导正确吗?请阐明理由。

[答] 上述推导不正解。推殖民地的谬论误在于假设A的每个元素都由R关联着A的某一别的元素。如果这不是真的,那么对称性的条件的假设就始终是假的,因此结论当然是假的。因而在一个空集上的空关系都是平凡的对称和可传递,但不是自反的。另外关系{(a,a),(b,b),(a,b),(b,a)}是自反的和传递的,但在集合{a,b,c}上不是自反的。

?24.设R是集合A上的等价关系,证明R也是集合A上的等价关系。

[证明] 证法一: (a)R是自反的

??(a,a)∈R

?(b)R是对称的

对任意的a∈A,由于R是自反的,所以(a,a)∈R,再由逆关系的定义有

对任何(a,b)∈R由逆关系的定义,有(b,a)∈R,由R的对称性,可得(a,b)∈R,再由逆关系的定义,就有(b,a)∈R。

??.

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?(c)R是传递的

??对任何(a,b)∈R及(b,c)∈R,由逆关系的定义,有(b,a)∈R

?及(c,b)∈R,根据R的传递性,可得(c,a)∈R,再次由逆关系的定义,就有(a,c)∈R。 证法二:

(a)R是自反的: 对任何a,a?A

?(a,a)?R (R都是自反的)

所以,R是自反的;

?综合(a)(b)(c)可知R是等价关系。

????(a,a)?R

?(b)R是对称的:

?对任何a,b?A,(a,b)?R

?(b,a)?R

?(a,b)?R (R是对称的) ?(b,a)?R

??所以,R是对称的;

?(c)R是传递的:

对任何a,b,c?A,

(a,b)?R?(b,c)?R?((b,a)?R?(c,b)?R

??

?((c,b)?R?(b,a)?R (?的交换律)

??(a,c)?R (R是对称的) ?所以,R是对称的;

?综合(a)、(b)、(c),可知R是A上的等价关系。

25.设R1和R2都是集合A上的等价关系

1)证明R1∩R2也是A上的等价关系;

2)用例于证明R1∪R2不一定是A上的等价关系(要尽可能小地选取集合A)。 [证] 1)证法一:

(a)R1∩R2是自反的

对任何a∈A,由于R1,R2都是A上的自反关系,所以(a,a)∈R1(a,a)∈

?(c,a)?R (R是传递的)

.

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R2,因此(a,a)∈R1∩R2

(b)R1∩R2是对称的

对任何的(a,b)∈R1∩R2,就有(a,b)∈R1且(a,b)∈R2,由R1,R2都是A上的对称关系,所以(a,b)∈R1且(b,a)∈R2,所以(b,a)∈R1∩R2。

(c)R1∩R2是传递的

对任何的(a,b)∈R1∩R2及(b,c)∈R1∩R2,就有(a,b)∈R1,(a,b)∈R2及(b,c)∈R1,(b,c)∈R2,于是(a,b)∈R1且(b,c)∈R1及(a,b)∈R2且(b,c)∈R2由于R1,R2都是A上的传递关系,所以(a,c)∈R1及(a,c)∈R2,因此(a,c)∈R1∩R2。 综合(a),(b),(c),可知R1∩R2是等价关系。 证法二:

(a)R1∩R2是自反的: 对任何a,a?A

?(a,a)?R1?(a,a)?R2 (R1,R2都是自反的) ?(a,a)?R1?R2

所以,R1?R2是自反的; (b)R1∩R2是对称的: 对任何a,b?A,(a,b)?R1?R2

?(a,b)?R1?(a,b)?R2

?(b,a)?R1?(b,a)?R2 (R1,R2都是对称的) ?(b,a)?R1?R2

所以,R1?R2是对称的; (c)R1∩R2是传递的: 对任何a,b,c?A,

(a,b)?R1?R2?(b,c)?R1?R2

?((a,b)?R1?(a,b)?R2)? ((b,c)?R1?(b,c)?R2)

?((a,b)?R1?(b,c)?R1)? ((a,b)?R2?(b,c)?R2) (?的结合律、交换律) ?(a,c)?R1?(a,c)?R2 (R1,R2都是传递的) ?(a,c)?R1?R2 所以,R1?R2是对称的;

综合(a)、(b)、(c),可知R1?R2是A上的等价关系。

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