定义10.6.4
对非空集合A,若存在集合π满足下列条件:
(1)
,
(2)
,
(3) ,
(4) ,则称π为A的一个划分,称π中的元素为A的划分块。
A的一个划分π,是A的非空子集的集合(即 且
的这些子集互不相交,且它们的并集为A。
例5
对集合
。则

和

都是A的划分。 为 的划分块。但是
和

都不是A的划分。
定理10.6.2
对非空集合A上的等价关系R,A的商集 就是A的划分,称为由等价关系R诱导出的A的划分,记作
。
证明可以由定义10.6.3、定义10.6.4和定理10.6.1直接得到。
上面说明,由A上的等价关系R可以诱导出A的一个划分。下面考虑,由A的一个划分如何诱导出A上的一个等价关系。
定理10.6.3
对非空集合A上的一个划分π,令A上的关系 为

则 为A上的等价关系,它称为划分π诱导出的A上的等价关系。
定理10.6.4
对非空集合A上的一个划分π,和A上的等价关系R,π诱导R当且仅当R诱导π。
证明
先证必要性。若π诱导R,且R诱导π
'。对任意的 ,设x在π的划分块B中,也在π
'的划分块B
'中。对任意的 ,有
( 且π诱导R)
(R为等价关系)
( 且R诱导π
')
所以,
。由x的任意性,
。
再证充分性。若R诱导π,且π诱导R
' 。对任意的 ,可得

和y在π的同一划分块中
所以,
。
由定理可知,集合A
的划分和A上的等价关系可以建立一一对应。
例6
在集合 上求出尽可能多的等价关系。
先求A的所有划分,如图10.6.3所示。
图10.6.3

于是可得到5个等价关系。
,
,
,
,
。
如何求出非空集合A的全部划分呢?建立数学模型如下:
将n个不同的球放入r个相同的盒中去,并且要求无空盒,问有多少种不同的方法?这里要求 。
不同的放球方法数即为n元素A的不同的划分数。利用组合数学中的第二类Stirling数。
设 表示将n个不同的球放入r个相同的盒中的方案数,称 为第二类Stirling数,它有下面性质:
1.
2.满足如下的递推公式:
例
问集合 上有多少个不同的等价关系?
解: A上共有 个二元关系,从中找出等价关系太困难,利用上述定理可先求出A上的全部划分,A上的等价关系也就容易求出了。
显然,不同的划分个数为
因而,A上共有15个不同的等价关系。
|