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Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Informática
Anjolina Grisi de Oliveira
Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 2
• O que é uma relação em um conjunto?
– Uma relação R em um conjunto S é uma relação de S para S
– Em outras palavras, é um subconjunto de S S
• O que é uma relação reflexiva?
- Uma relação R em um conjunto S é chamada de reflexiva se (s,s) S para todo elemento s S.
Relações
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Relações
• O que é uma relação simétrica?– Uma relação R em um conjunto S é chamada
simétrica se (b,a) R toda vez que (a,b) R, para a,b S.
– Em outras palavras: Se (a,b) R → (b,a) R.
• O que é uma relação anti-simétrica?
- Uma relação R em um conjunto S é chamada anti-simétrica se quando (a,b) R e (b,a) R então a = b, para a,b S.
- Se (a,b) R Λ (b,a) R → a = b.
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Relações
• O que é uma relação transitiva?– Uma relação R em um conjunto S é chamada
transitiva se toda vez que (a,b) R e (b,c) R, então (a,c) R, para a,b,c S.
– Se (a,b) R Λ (b,c) R → (a,c) R.
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Exemplos
Defina uma relação no conjunto {1,2,3,4} que seja:
a) reflexiva, simétrica e não seja transitiva.R={(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(1,2),(2,3),(2,1),(3,2)}b) simétrica, transitiva, e não reflexivaR={(1,1)}c) reflexiva, anti-simétrica e não transitiva.R={(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(1,2),(2,3)}d) reflexiva, simétrica e transitivaR={(1,1),(2,2),(3,3),(4,4)}e) reflexiva, anti-simétrica e transitivaR={(1,1),(2,2),(3,3),(4,4)}
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• Explique como uma matriz de bits pode ser usada para representar uma relação em um conjunto finito S.– Liste os elementos de S em uma ordem arbitrária:
{s1,s2,...,sn}
– A relação R pode ser representada pela matriz MR = [mij] onde:
– [mij] = 1, se (si,sj) R
– [mij] = 0, se (si,sj) R
Relações
S={1,2,3} e R={(1,2),(2,2),(3,1)}
Ordem: {1,2,3}
0 1 0
0 1 0
1 0 0
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• Explique como uma matriz de bits que representa uma relação em um conjunto finito S pode ser usada para determinar se a relação é reflexiva, simétrica, e anti-simétrica.– Reflexiva: se todos os elementos da diagonal principal
forem iguais a 1– Simétrica: se a matriz for igual a sua transposta– Anti-simétrica: para i j, se [mij] = 1 então [mji] = 0. Ou
em outras palavras, quando i j, ou [mij] = 0 ou [mji] = 0
Relações
1 1 0
0 1 0
1 0 1
Reflexiva e anti-simétrica
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• O que é uma relação de equivalência em um conjunto?– É uma relação que é reflexiva, simétrica e transitiva
Relações de Equivalência
• Que relações no conjunto {a,b,c,d} são relações de equivalência e contêm os pares (a,b) e (b,d) ?
– R1={(a,a),(b,b),(c,c),(d,d),(a,b),(b,d),(a,d),(b,a),(d,b),(d,a)}
– R2={(a,a),(b,b),(c,c),(d,d),(a,b),(b,d),(a,d),(b,a),(d,b),(d,a)(a,c),(c,a),(b,c),(d,c),(c,b),(c,d),}
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• O que acontece com um conjunto onde é definida uma relação de equivalência ?– É criada uma partição no conjunto
Relações de Equivalência
• Dê um exemplo de uma relação de equivalência em um conjunto e identifique o conceito de classes de equivalência, relacionando-o com a noção de partição.– Seja S o conjunto dos inteiros positivos– R = { (x,y) | x y (mod 4) }– Existem quatro classes de equivalência: quando o resto da
divisão for 0, 1, 2 ou 3– Cada classe de equivalência é um subconjunto da partição
de S.
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• O que é uma ordem parcial– É uma relação em um conjunto que tem as seguintes
propriedades: reflexiva, anti-simétrica e transitiva
Ordens Parciais
• Mostre que a relação de divisibilidade no conjunto dos inteiros positivos é uma ordem parcial.– Reflexiva: z Z+, z|z– Anti-simétrica: Sejam, a,b,m e n Z+, se a|b e b|a →
a.m = b e b.n = a → a.m.n = a → m=n=1 → a=b– Transitiva: Sejam, a,b,c,m e n Z+, se a|b e b|c → a.m
= b e b.n = c → a.m.n = c → a|c, pois a operação de multiplicação é fechada em Z+.
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• O que é conjunto parcialmente ordenado?
– É um conjunto S juntamente com uma ordem parcial R: (S,R)
– Também chamamos de poset (do inglês: partially ordered set)
– Usamos a notação (S,) para falarmos de um poset arbitrário
Ordens Parciais
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• Por quê o nome ordem parcial?
– Em (P(Z),), {1,4} não se relaciona com {1,2} e nem vice-versa
– Em (Z+,|), 2 não se relaciona com 5 e nem vice-versa
• Os elementos a e b em um poset (S,) são chamados de comparáveis se ou a b ou b a. Caso contrário, eles são ditos incomparáveis.
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• Se (S,) é um poset e cada par de elementos de S são comparáveis, dizemos que S é um conjunto totalmente ordenado ou linearmente ordenado, e é chamada de ordem total ou linear.
• Um conjunto totalmente ordenado é chamado de cadeia
• O poset (Z, ) é uma cadeia
• O poset (Z+,|) não é totalmente ordenado
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Ordem Lexicográfica
As palavras em um dicionário são listadas em ordem alfabética ou ordem lexicográfica, que é baseada na ordem das letras do alfabeto.
Esse exemplo é um caso especial onde é possível ordenar cadeias a partir de uma ordem parcial sobre o alfabeto em que as cadeias são construídas.
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• Como construir uma ordem parcial no produto cartesiano de dois posets (A,1) e (B, 2)
• A ordem lexicográfica em A B é definida da seguinte forma:
(a1,b1) (a2,b2) se
ou a1 <1 a2
ou a1 = a2 e b1 <2 b2
A ordem parcial é obtida adicionando a igualdade à ordem < em A B
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• Exemplo
Seja o poset (ZZ, ), onde é a ordem lexicográfica construída a partir da ordem usual no conjunto dos inteiros. Determine se(3,5) < (4,8); (3,9)<(3,10); (6,8) < (6,9)
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Uma ordem lexicográfica pode ser definida no produto cartesiano de n posets:
(A1, 1), (A2, 2)...,(An, n).
Defina a ordem parcial em A1A2...An por:
(a1,a2,...,an) < (b1,b2,...,bn)
Se a1<1b1ou se existe um inteiro i>0 t.q.
a1=b1...ai=bi e ai+1<i+1 bi+1.
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• Ordem lexicográfica de cadeias
– Considere as cadeias distintas a1a2...am e b1b2...bn sobre um conjunto parcialmente ordenado S;
– Seja t o menor dentre m e n
– a1a2...am < b1b2...bn se e somente se
– (a1,a2...,at ) < (b1,b2...,bt ) ou
– (a1,a2...,at) = (b1,b2...,bt) e m<n
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• ExemploSuponha que (S,1) e (T, 2) são conjuntos parcialmente ordenados. Mostre que (S T, ) é um conjunto parcialmente ordenado onde (s,t) (u,v) se e somente se s 1 u e t 2 v.
• Reflexiva: (s,t) S T, (s,t) (s,t) pois s 1 s e t 2 t
• Anti-simétrica: se ((s,t),(u,v)) e ((u,v),(s,t)) → s 1 u , t 2 v, u 1 s e v 2 t → s = u e t = v → (s,t) = (u,v)
• Transitiva: se ((s,t),(u,v)) e ((u,v),(w,z)) → s 1 u , t 2 v, u 1 w e v 2 z → s 1 w e t 2 z → ((s,t),(w,z))
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Diagrama de Hasse
Desenhe o diagrama de Hasse para ({2,3,5,9,12,15,18},|)
2 3 5
9
18
15
12
Elementos maximais?
Elementos minimais ?
Menor elemento? Maior elemento?
12,15 e 18
2,3,5
Não Não
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Elementos Maximais e Minimais
2 5
254
2012
10
• Seja um poset (S,).
• O elemento a é maximal nesse poset se não existe b S de forma que a < b.
• O elemento a é minimal nesse poset se não existe b S de forma que b < a.
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Maior elemento/ Menor elemento
• a é o maior elemento no poset (S, ) se b a para todo b S
• a é o menor elemento no poset (S, ) se a b para todo b S
• Quando existem, o maior e o menor elementos são únicos
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Limitante superior/inferior
• Seja A um subconjunto do poset (S, ).
• Se u S e a u para todo a A, então u é chamado de limitante superior de A.
• Se i S e i a para todo a A, então i é chamado de limitante inferior de A.
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Limitante superior/inferior
• Limitantes superior e inferior dos subconjuntos {a,b,c}, {j.h} e {a,c,d,f} do seguinte poset.
a
b
g
d
c
e
f
jh
• De {a,b,c}: sup= {e,f,h,j}; inf={a}
• De {j,h}: sup=; inf={f,d,e,b,c,a}
• De {a,c,d,f}: sup={f,j,h}; inf={a}
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Supremo e ínfimo
• Supremo: o menor dos limitantes superiores
• Ínfimo: o maior dos limitantes inferiores
• Quando existem são únicos
• Qual o supremo e o ínfimo de {b,d,g} do poset do exemplo anterior?
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Reticulados
• Um poset onde cada par de elementos possui um supremo e um ínfimo é chamado de reticulado
a
b c
d e
f
O segundo diagrama não é um reticulado. Os elementos b e c não têm supremo. Os elementos d,e e f são limitantes superior de b e c, no entanto não existe o menor entre eles.