等号 =、大小 ≤、整除 ∣ は関係です。日常語よりも、どの順序対を選ぶかが正確に指定されています。写像も関係として表せますが、各入力に出力がちょうど一つという追加条件があります。すべての関係が写像ではありません。
等号は同値関係です。整数 a,b に対し、n≥2 を固定して
a≡b(modn)⟺n∣(a−b)
と定める合同関係も同値関係です。
法3なら
[0]={…,−3,0,3,…},[1],[2]
の三つの剰余類があります。[0]=[3] ですが、代表元0と集合 [0] は別の対象です。
逆に、集合を空でない互いに素な部分集合へ分割し、「同じ部分に属する」と定めれば同値関係になります。同値類全体の集合を商集合 A/∼ といいます。
商集合上で写像を定義するときは、代表元を別のものに変えても値が変わらないwell-defined性を確かめます。
Q関係の性質★☆☆
整数上の関係 aRb⟺a−b が偶数、について三条件を判定してください。
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反射・対称・推移をすべて満たすので同値関係です。同値類は偶数全体と奇数全体です。
Q同値類★★☆
法4の合同関係について [1] を書き、[1]=[5] を説明してください。
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[1]={4k+1∣k∈Z} です。5−1=4 は4の倍数なので 1≡5(mod4)、したがって同値類は一致します。
Q反例で調べる★★★
実数上の関係 aRb⟺a<b は同値関係ですか。
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a<a は成り立たないため反射律を満たさず、同値関係ではありません。推移律は満たしますが、それだけでは不十分です。