
在數學和邏輯學中,等價關系(Equivalence Relation) 指在某個集合上定義的一種特殊二元關系,它同時滿足自反性(Reflexivity)、對稱性(Symmetry)和傳遞性(Transitivity) 三個基本性質。這種關系将集合中的元素劃分為互不相交的等價類,使得同一類内的元素彼此等價,而不同類的元素則不等價。
自反性 (Reflexivity)
集合中的任意元素與其自身等價,即對所有元素 ( a ),滿足 ( a sim a )。
數學表達:
$$ forall a in S, quad a sim a $$
對稱性 (Symmetry)
若元素 ( a ) 與 ( b ) 等價,則 ( b ) 與 ( a ) 也等價,即 ( a sim b ) 蘊含 ( b sim a )。
數學表達:
$$ forall a, b in S, quad a sim b implies b sim a $$
傳遞性 (Transitivity)
若 ( a ) 與 ( b ) 等價,且 ( b ) 與 ( c ) 等價,則 ( a ) 與 ( c ) 等價,即 ( a sim b ) 且 ( b sim c ) 蘊含 ( a sim c )。
數學表達:
$$ forall a, b, c in S, quad (a sim b land b sim c) implies a sim c $$
整數模 ( n ) 同餘
整數集 ( mathbb{Z} ) 上定義關系 ( a equiv b pmod{n} )(當 ( n ) 整除 ( a-b ) 時成立),是等價關系。其等價類為模 ( n ) 剩餘類(如 ( n=3 ) 時分為 , , ))。
來源參考:中科院數學與系統科學研究院《基礎數學概念》。
幾何圖形的全等
平面中所有三角形構成的集合上,“全等”關系(可通過剛體變換重合)滿足等價關系的三性質。
來源參考:Wolfram MathWorld "Equivalence Relation" 詞條。
集合的等勢
若兩集合存在雙射函數,則稱其等勢(如 (|mathbb{N}| = |mathbb{Z}|))。該關系是等價關系,等價類為基數相同的集合。
來源參考:Springer《數學百科全書》"Cardinality" 條目。
中文術語 | 英文術語 |
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等價關系 | Equivalence Relation |
自反性 | Reflexivity |
對稱性 | Symmetry |
傳遞性 | Transitivity |
等價類 | Equivalence Class |
集合劃分 | Partition of a Set |
等價關系是抽象代數、拓撲學、離散數學的核心工具,用于構建商空間(如拓撲學中的商拓撲)、定義群同構(如群作用于集合的軌道)等。在計算機科學中,它支撐數據類型抽象(如編程語言的類型等價)和自動機理論的狀态等價。
來源參考:中文維基百科“等價關系”詞條(數學部分)。
等價關系是數學中用于描述元素間“等同性”的一種重要關系,需滿足以下三個基本性質:
equals()
方法需滿足自反、對稱、傳遞性)。等價關系通過嚴格的數學性質,為分類和抽象提供了通用工具,是代數、拓撲等領域的基礎概念。
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