Открыть главное меню

Отношение (теория множеств)

Отноше́ние — математическая структура, которая формально определяет свойства различных объектов и их взаимосвязи. Распространёнными примерами отношений в математике являются равенство (=), делимость, подобие, параллельность и многие другие.

Понятие отношения как подмножества декартова произведения формализовано в теории множеств и получило широкое распространение в языке математики во всех её ветвях. Теоретико-множественный взгляд на отношение характеризует его с точки зрения объёма — какими комбинациями элементов оно наполнено; содержательный подход рассматривается в математической логике, где отношение — пропозициональная функция, то есть выражение с неопределёнными переменными, подстановка конкретных значений для которых делает его истинным или ложным. Важную роль отношения играют в универсальной алгебре, где базовый объект изучения раздела — множество с произвольным набором операций и отношений. Одно из самых ярких применений техники математических отношений в приложениях — реляционные системы управления базами данных, методологически основанные на формальной алгебре отношений.

Отношения обычно классифицируются по количеству связываемых объектов (арность) и собственным свойствам, таким как симметричность, транзитивность, рефлексивность.

Формальные определения и обозначенияПравить

 -местным ( -арным) отношением  , заданным на множествах  , называется подмножество декартова произведения этих множеств:  . Факт связи  -ки элементов   отношением   обозначается   или  .

Факт связи объектов   и   бинарным отношением   обычно обозначают с помощью инфиксной записи:  . Одноместные (унарные) отношения соответствуют свойствам или атрибутам, как правило, для таких случаев терминология отношений не используется. Иногда используются трёхместные отношения (тернарные), четырёхместные отношения (кватернарные); об отношениях неопределённо высокой арности говорят как о «мультиарных», «многоместных».

Универсальное отношение — это отношение, связывающее все элементы заданных множеств, то есть, совпадающее с декартовым произведением:  . Нуль-отношение — отношение, не связывающее никакие элементы, то есть пустое множество:  .

Функциональное отношение — отношение, образующее функцию:   является функциональным, если из выполнения   и   следует, что   (обеспечивается единственность значения функции).

Общие свойства и виды бинарных отношенийПравить

Наиболее распространённые в языке математики отношения — бинарные над одним множеством ( ), наиболее часто используются обладающие некоторыми общими свойствами[1]:

В зависимости от набора свойств бинарных отношений формируются некоторые широко используемые их виды:

Важную роль играет отношение равенства — отношение эквивалентности, выполненное только для двух совпадающих элементов.

Могут быть и другие комбинации свойств отношений, например, транзитивно и рефлексивно, но не обладает другими простыми свойствами, отношение делимости на множестве натуральных чисел, обычно обозначаемое символом  , оно состоит из пар вида  , где   делит   нацело. Пример тернарного отношения — образование пифагоровой тройки тремя числами, нахождение в отношении пифагоровой четвёрки — пример кватернарного отношения.

Более свободный набор свойств бинарных отношений применяется в теории графов: неориентированный граф может быть определён как множество вершин с симметричным бинарным отношением над ним, а ориентированный граф — как множество вершин с произвольным бинарным отношением над ним.

Алгебры отношенийПравить

Все  -арные отношения над декартовым произведением   образуют булеву алгебру относительно теоретико-множественных операций объединения, пересечения и дополнения.

Реляционная алгебра — замкнутая система операций над отношениями в реляционной модели данных.

ПримечанияПравить

  1. В формулах опущены кванторы всеобщности

ЛитератураПравить