题目
[多选题]设R是集合A到B的关系,S是集合B到C的关系,T是集合C到D的关系,则下列正确的是?A (R circ S) circ T = R circ (S circ T)B (dom)(R circ S) subseteq (dom)(R)C (ran)(R circ S) subseteq (ran)(S)D R circ S = S circ R
[多选题]设R是集合A到B的关系,S是集合B到C的关系,T是集合C到D的关系,则下列正确的是?
A $(R \circ S) \circ T = R \circ (S \circ T)$
B $\text{dom}(R \circ S) \subseteq \text{dom}(R)$
C $\text{ran}(R \circ S) \subseteq \text{ran}(S)$
D $R \circ S = S \circ R$
题目解答
答案
这是一道关于离散数学中关系复合性质的多选题。我们需要逐一分析每个选项的正确性。
已知:
- $R$ 是集合 $A$ 到 $B$ 的关系,即 $R \subseteq A \times B$。
- $S$ 是集合 $B$ 到 $C$ 的关系,即 $S \subseteq B \times C$。
- $T$ 是集合 $C$ 到 $D$ 的关系,即 $T \subseteq C \times D$。
关系的复合(记作 $\circ$)定义为:如果 $(x, y) \in R$ 且 $(y, z) \in S$,则 $(x, z) \in R \circ S$。
分析选项 A:$(R \circ S) \circ T = R \circ (S \circ T)$
这是关系复合的结合律。
- 对于 $(R \circ S) \circ T$,元素 $(a, d)$ 属于该关系,当且仅当存在 $c \in C$,使得 $(a, c) \in R \circ S$ 且 $(c, d) \in T$。而 $(a, c) \in R \circ S$ 意味着存在 $b \in B$,使得 $(a, b) \in R$ 且 $(b, c) \in S$。综合起来,存在 $b \in B$ 和 $c \in C$,使得 $(a, b) \in R$,$(b, c) \in S$,$(c, d) \in T$。
- 对于 $R \circ (S \circ T)$,元素 $(a, d)$ 属于该关系,当且仅当存在 $b \in B$,使得 $(a, b) \in R$ 且 $(b, d) \in S \circ T$。而 $(b, d) \in S \circ T$ 意味着存在 $c \in C$,使得 $(b, c) \in S$ 且 $(c, d) \in T$。综合起来,同样存在 $b \in B$ 和 $c \in C$,使得 $(a, b) \in R$,$(b, c) \in S$,$(c, d) \in T$。
两者的定义条件完全等价,因此关系复合满足结合律。
所以,选项 A 正确。
分析选项 B:$\text{dom}(R \circ S) \subseteq \text{dom}(R)$
- $\text{dom}(R \circ S)$ 是复合关系 $R \circ S$ 的定义域,即所有满足存在 $c \in C$ 使得 $(a, c) \in R \circ S$ 的 $a \in A$ 的集合。
- 如果 $a \in \text{dom}(R \circ S)$,则存在 $c \in C$ 使得 $(a, c) \in R \circ S$。根据复合关系的定义,这意味着存在 $b \in B$,使得 $(a, b) \in R$ 且 $(b, c) \in S$。
- 既然存在 $b \in B$ 使得 $(a, b) \in R$,那么 $a$ 必然属于 $R$ 的定义域,即 $a \in \text{dom}(R)$。
- 因此,$\text{dom}(R \circ S) \subseteq \text{dom}(R)$ 成立。
所以,选项 B 正确。
分析选项 C:$\text{ran}(R \circ S) \subseteq \text{ran}(S)$
- $\text{ran}(R \circ S)$ 是复合关系 $R \circ S$ 的值域(陪域),即所有满足存在 $a \in A$ 使得 $(a, c) \in R \circ S$ 的 $c \in C$ 的集合。
- 如果 $c \in \text{ran}(R \circ S)$,则存在 $a \in A$ 使得 $(a, c) \in R \circ S$。根据复合关系的定义,这意味着存在 $b \in B$,使得 $(a, b) \in R$ 且 $(b, c) \in S$。
- 既然存在 $b \in B$ 使得 $(b, c) \in S$,那么 $c$ 必然属于 $S$ 的值域,即 $c \in \text{ran}(S)$。
- 因此,$\text{ran}(R \circ S) \subseteq \text{ran}(S)$ 成立。
所以,选项 C 正确。
分析选项 D:$R \circ S = S \circ R$
- 已知 $R$ 是 $A$ 到 $B$ 的关系,$S$ 是 $B$ 到 $C$ 的关系。
- $R \circ S$ 是 $A$ 到 $C$ 的关系。
- 而 $S \circ R$ 要求 $S$ 的陪域与 $R$ 的定义域相匹配,即 $S$ 必须是 $A$ 到某集合的关系,$R$ 必须是某集合到 $B$ 的关系。在题目给定的条件下($R: A \to B$, $S: B \to C$),$S \circ R$ 通常是没有定义的(除非 $A=C$ 且集合满足特定条件)。即使 $A=C$ 使得 $S \circ R$ 有意义,关系复合一般也不满足交换律。
所以,选项 D 错误。
综上所述,正确的选项是 A、B、C。
正确答案:A, B, C