正式定义
一个定义于
X
{\displaystyle X}
上的二元关系
R
{\displaystyle R}
是
X
×
X
{\displaystyle X\times X}
的任何子集 。给定
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,我们将
(
a
,
b
)
∈
R
{\displaystyle (a,b)\in R}
简写为
a
R
b
{\displaystyle aRb}
,读作“
a
{\displaystyle a}
至
b
{\displaystyle b}
存在关系
R
{\displaystyle R}
(
a
{\displaystyle a}
is related to
b
{\displaystyle b}
by
R
{\displaystyle R}
)”。
如果对于所有
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,若
a
R
b
{\displaystyle aRb}
,则
b
R̸
a
{\displaystyle b\not Ra}
(也就是
(
a
,
b
)
∈
R
⟹
(
b
,
a
)
∉
R
{\displaystyle (a,b)\in R\implies (b,a)\not \in R}
),则我们称
R
{\displaystyle R}
是非对称 的。以一阶逻辑 的形式可以写成:
∀
a
,
b
∈
X
:
a
R
b
⟹
¬
(
b
R
a
)
{\displaystyle \forall a,b\in X:aRb\implies \lnot (bRa)}
一个逻辑等价的定义如下:对于所有
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,
a
R
b
{\displaystyle aRb}
与
b
R
a
{\displaystyle bRa}
中至少有一为假。以一阶逻辑的形式可以写成:
∀
a
,
b
∈
X
:
¬
(
a
R
b
∧
b
R
a
)
{\displaystyle \forall a,b\in X:\lnot (aRb\wedge bRa)}
非对称关系的一个例子是定义于实数 上的“小于关系”,亦即
R
=
{
(
a
,
b
)
|
a
<
b
}
{\displaystyle R=\{(a,b)\ |\ a<b\}}
。由于当
a
{\displaystyle a}
小于
b
{\displaystyle b}
时,
b
{\displaystyle b}
一定不小于
a
{\displaystyle a}
,因此
R
{\displaystyle R}
是非对称的。另一方面,“小于等于关系”则不是非对称的,因为当
a
=
b
{\displaystyle a=b}
时,
a
≤
b
{\displaystyle a\leq b}
和
b
≤
a
{\displaystyle b\leq a}
会同时成立,不符合非对称关系的定义。
非对称关系不代表对称关系 的相反,上述的“小于等于关系”既不是非对称关系,也不是对称关系;而“空关系(
R
=
∅
{\displaystyle R=\emptyset }
)”是唯一同时是非对称关系,也是对称关系的关系。
非对称关系(Asymmetric)与反对称关系 (Antisymmetric)的差异在于:反对称关系容许自反性 ,
(
a
,
a
)
{\displaystyle (a,a)}
可以属于
R
{\displaystyle R}
,而非对称关系不允许。如上述的“小于等于关系”即是反对称关系的一例。
特性
一个关系为非对称的,当且仅当该关系为反对称 且非自反 的[ 2] 。
对于一个非对称关系
R
{\displaystyle R}
,对其施加限制 或求其逆关系 后,该关系同样是非对称的。例如,由“
<
{\displaystyle <}
”定义的关系是非对称关系(若
a
<
b
{\displaystyle a<b}
则
b
≮
a
{\displaystyle b\not <a}
),若将集合从实数限缩至整数,该关系同样是非对称的;求该关系的逆关系“
>
{\displaystyle >}
”,该逆关系同样是非对称的。
一个递移关系 为非对称的,当且仅当该关系为非自反 的[ 3] :若存在
a
R
b
{\displaystyle aRb}
且
b
R
a
{\displaystyle bRa}
使得该关系不是非对称,则由递移性可得到
a
R
a
{\displaystyle aRa}
,使得该关系同样不是非自反关系。
一个关系为递移性的且非对称的,当且仅当该关系为严格偏序 的。
一个非对称关系不一定是全关系 。例如,由“严格子集”定义的关系是非对称关系(若
A
⊂
B
{\displaystyle A\subset B}
则
B
⊄
A
{\displaystyle B\not \subset A}
),但不是全关系(
{
1
,
2
}
⊄
{
3
,
4
}
{\displaystyle \{1,2\}\not \subset \{3,4\}}
又
{
3
,
4
}
⊄
{
1
,
2
}
{\displaystyle \{3,4\}\not \subset \{1,2\}}
)。
参见
参考资料
^ Gries, David; Schneider, Fred B., A Logical Approach to Discrete Math, Springer-Verlag: 273 , 1993 .
^ Nievergelt, Yves, Foundations of Logic and Mathematics: Applications to Computer Science and Cryptography, Springer-Verlag: 158 , 2002 .
^ Flaška, V.; Ježek, J.; Kepka, T.; Kortelainen, J. Transitive Closures of Binary Relations I (PDF) . Prague: School of Mathematics - Physics Charles University. 2007: 1 [2013-08-20 ] . (原始内容 (PDF) 存档于2013-11-02). Lemma 1.1 (iv). Note that this source refers to asymmetric relations as "strictly antisymmetric".