تكوين العلاقات

في رياضيات العلاقات الثنائية ، يُعد تركيب العلاقات بمثابة تكوين علاقة ثنائية جديدة.من علاقتين ثنائيتين معطيتينوفي حساب العلاقات ، يُطلق على تركيب العلاقات اسم الضرب النسبي ، [ 1 ] وتُسمى نتيجته بالضرب النسبي . [ 2 ] : 40 يُعد تركيب الدوال حالة خاصة من تركيب العلاقات حيث تكون جميع العلاقات المعنية دوالًا .
تشير كلمة "عم" إلى علاقة مركبة: لكي يكون الشخص عمًا، يجب أن يكون أخًا لأحد الوالدين. في المنطق الجبري، يُقال إن العلاقة "عم لـ" () هو تركيب العلاقات "هو أخ لـ" () و"هو أحد والدي" ().
ابتداءً من أوغسطس دي مورغان ، [ 3 ] تم دمج الشكل التقليدي للاستدلال بالقياس المنطقي في التعبيرات المنطقية العلائقية وتكوينها. [ 4 ]
تعريف
لووإذا كان لدينا علاقتان ثنائيتان، فإن تركيبهماهل العلاقة
بعبارة أخرى،يتم تعريفها بالقاعدة التي تنص علىإذا وفقط إذا كان هناك عنصربحيث(إنه، و). [ 5 ] : 13
اختلافات في التدوين
يعود استخدام الفاصلة المنقوطة كرمز وسطي لتركيب العلاقات إلى كتاب إرنست شرودر المدرسي الصادر عام 1895. [ 6 ] وقد أعاد غونتر شميدت إحياء استخدام الفاصلة المنقوطة، لا سيما في كتابه "الرياضيات العلائقية " (2011). [ 2 ] : 40 [ 7 ] ويتزامن استخدام الفاصلة المنقوطة مع رمز تركيب الدوال المستخدم (غالباً من قبل علماء الحاسوب) في نظرية الفئات ، [ 8 ] وكذلك رمز الربط الديناميكي ضمن الدلالات الديناميكية اللغوية . [ 9 ]
دائرة صغيرةاستُخدمت هذه الطريقة في تدوين العلاقات باستخدام الترميز الوسطي من قِبل جون إم. هاوي في كتبه التي تتناول أنصاف مجموعات العلاقات. [ 10 ] ومع ذلك، تُستخدم الدائرة الصغيرة على نطاق واسع لتمثيل تركيب الدوال.، مما يعكس تسلسل النص عن تسلسل العملية. استُخدمت الدائرة الصغيرة في الصفحات التمهيدية لكتاب "الرسوم البيانية والعلاقات" [ 5 ] : 18 حتى تم الاستغناء عنها لصالح التراكب (بدون تدوين وسطي). التراكبيُستخدم بشكل شائع في الجبر للدلالة على الضرب، وكذلك يمكن أن يدل على الضرب النسبي.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الرموز السفلية مع ترميز الدائرة. يفضل بعض المؤلفين [ 11 ] كتابةوبشكل صريح عند الضرورة، اعتمادًا على ما إذا كانت العلاقة اليسرى أو اليمنى هي التي يتم تطبيقها أولاً. وهناك اختلاف آخر يُصادف في علوم الحاسوب وهو ترميز Z :يُستخدم الرمز ⨾ للدلالة على التركيب التقليدي (الأيمن)، بينما يُشار إلى التركيب الأيسر بفاصلة منقوطة سميكة. رموز يونيكود هي ⨾ و ⨟. [ 12 ] [ 13 ]
التعميمات الرياضية
العلاقات الثنائيةهي التشكلاتفي فئة العلاقاتعناصرها هي مجموعات ، وتشاكلاتها هي علاقات ثنائية، وتركيب التشاكلات هو بالضبط تركيب العلاقات كما هو مُعرَّف أعلاه. فئة المجموعاتتُعدّ المجموعات والدوال فئة فرعية منأين الخرائط هي دوال.
بالنظر إلى فئة منتظمة، فئة علاقاتها الداخليةيحتوي على نفس العناصر مثل لكن الآن التشكلات يتم تحديدها بواسطة الكائنات الفرعيةفي[ 14 ] رسميًا، هذه عبارة عن نطاقات أحادية مشتركة بينوتُعدّ فئات العلاقات الداخلية استعارات . على وجه الخصوصبالنظر إلى حقل(أو بشكل أعم مجال مثالي رئيسي )، فئة العلاقات الداخلية للمصفوفات على،يحتوي على تشاكلاتالفضاءات الفرعية الخطية. فئة العلاقات الخطية على الحقل المنتهيمتماثل مع حساب التفاضل والتكامل ZX للكيوبت الخالي من الطور modulo scalars.
ملكيات
- تكوين العلاقات هو عملية ترابطية :
- العلاقة العكسية لـيكونهذه الخاصية تجعل مجموعة جميع العلاقات الثنائية على مجموعة ما شبه مجموعة مع انعكاس .
- إن تركيب الدوال (الجزئية) (أي العلاقات الوظيفية) هو أيضاً دالة (جزئية).
- لووإذا كانت حقنية ،وهي دالة حقنية، والتي على العكس من ذلك، بالإضافة إلى الشرط الذيكما أنه يُترك بالكامل[ 15 ] يشير إلى قابلية الحقن فقط
- لووإذا كانت شاملة ،هي شاملة، مما يعني بالعكس أن شمولية فقط
- مجموعة العلاقات الثنائية على مجموعة(أي العلاقات منل) بالإضافة إلى تركيب العلاقات (اليسرى أو اليمنى) يشكل أحاديًا مع الصفر، حيث تكون دالة التطابق علىهو العنصر المحايد ، والمجموعة الفارغة هي العنصر الصفري .
التركيب بدلالة المصفوفات
تُمثَّل العلاقات الثنائية المحدودة بمصفوفات منطقية . وتكون عناصر هذه المصفوفات إما صفرًا أو واحدًا، اعتمادًا على ما إذا كانت العلاقة المُمثَّلة خاطئة أم صحيحة للصف والعمود المُقابلين للكائنات المُقارنة. ويتضمن التعامل مع هذه المصفوفات العمليات الحسابية المنطقية.وسيكون أحد عناصر حاصل ضرب مصفوفتين منطقيتين هوإذن، فقط إذا كان للصف والعمود المضروبين قيمة مقابلةوبالتالي، يمكن إيجاد المصفوفة المنطقية لتركيب العلاقات بحساب حاصل ضرب المصفوفات التي تمثل عوامل التركيب. "تشكل المصفوفات طريقة لحساب الاستنتاجات التي يتم التوصل إليها تقليديًا عن طريق القياسات المنطقية الافتراضية والسوريتات ." [ 16 ]
العلاقات غير المتجانسة
لنفترض وجود علاقة غير متجانسةأي حيثوقد تكون مجموعات متميزة. ثم باستخدام تركيب العلاقةمع عكسهتوجد علاقات متجانسة(على) و(على).
إن كان ذلك للجميعيوجد بعضبحيث(إنه،إذا كانت علاقة كلية (يسارية) ، فعندئذٍ لكل،لهذا السبب.هي علاقة انعكاسية أوحيث I هي علاقة الهويةوبالمثل، إذاإذا كانت علاقة شاملة في هذه الحالةيحدث التضمين المعاكس في حالة العلاقة ثنائية الوظيفة .
التركيبيُستخدم لتمييز العلاقات من نوع فيرير، والتي تُحقق
مثال
يترك{فرنسا، ألمانيا، إيطاليا، سويسرا} و{ الفرنسية، الألمانية، الإيطالية } مع العلاقةمقدم منمتىهي اللغة الوطنية لـ منذ كلومحدود،يمكن تمثيلها بواسطة مصفوفة منطقية ، بافتراض أن الصفوف (من الأعلى إلى الأسفل) والأعمدة (من اليسار إلى اليمين) مرتبة أبجديًا:
العلاقة العكسيةيتوافق مع المصفوفة المنقولة ، وعلاقة التركيبيتوافق مع حاصل ضرب المصفوفاتعندما يتم تنفيذ عملية الجمع باستخدام الفصل المنطقي . اتضح أنمصفوفةيحتوي على الرقم 1 في كل موضع، بينما يتم حساب حاصل ضرب المصفوفة المعكوسة على النحو التالي: هذه المصفوفة متناظرة، وتمثل علاقة متجانسة على
وبالمثل،هي العلاقة العالمية علىوبالتالي، فإن أي لغتين تشتركان في دولة واحدة حيث تُتحدث كلتاهما (في الواقع: سويسرا). وعلى العكس من ذلك، يمكن الإجابة على سؤال ما إذا كانت دولتان معينتان تشتركان في لغة واحدة باستخدام
قواعد شرودر
بالنسبة لمجموعة معينةمجموعة جميع العلاقات الثنائية علىيشكل شبكة منطقية مرتبة حسب التضمينتذكر أن التكامل يعكس الاحتواء: في حساب العلاقات [ 17 ] من الشائع تمثيل مكمل المجموعة بواسطة خط علوي:
لوهي علاقة ثنائية، لنفترضتمثل العلاقة العكسية ، والتي تسمى أيضًا العلاقة المنقولة . ثم تكون قواعد شرودر هي لفظيًا، يمكن الحصول على تكافؤ من آخر: اختر العامل الأول أو الثاني وقم بتبديله؛ ثم أكمل العلاقتين الأخريين وقم بتبديلهما. [ 5 ] : 15-19
على الرغم من أن هذا التحول المتمثل في تضمين تركيب العلاقات قد تم تفصيله بواسطة إرنست شرودر ، إلا أن أوغسطس دي مورغان هو أول من صاغ هذا التحول كنظرية K في عام 1860. [ 4 ] وقد كتب [ 18 ]
باستخدام قواعد شرودر والمكملة، يمكن إيجاد علاقة غير معروفةفيما يتعلق بالإضافات مثل على سبيل المثال، وفقًا لقاعدة شرودروالتكامل يعطيوالذي يُطلق عليه اسم الباقي الأيسر لـبواسطة.
حاصل القسمة
كما أن تركيب العلاقات هو نوع من الضرب ينتج عنه ناتج، فإن بعض العمليات تُقارن بالقسمة وتُنتج نواتج قسمة. تُعرض هنا ثلاثة أنواع من نواتج القسمة: الباقي الأيسر، والباقي الأيمن، والباقي المتناظر. يُعرَّف الباقي الأيسر لعلاقتين بافتراض أن لهما نفس المجال (المصدر)، بينما يُفترض أن الباقي الأيمن لهما نفس المجال المقابل (المدى، الهدف). أما الباقي المتناظر فيفترض أن للعلاقتين نفس المجال والمجال المقابل.
التعريفات:
- الباقي الأيسر:[ 19 ]
- الباقي الأيمن:
- القسمة المتناظرة:
باستخدام قواعد شرودر،يعادلوبالتالي فإن الباقي الأيسر هو أكبر علاقة تحققوبالمثل، فإن الإدراجيعادلوالباقي الأيمن هو العلاقة الأكثر إرضاءً[ 2 ] : 43-6
يمكن للمرء أن يمارس منطق البواقي باستخدام لعبة سودوكو .
الانضمام: شكل آخر من أشكال التأليف الموسيقي
مشغل رافعة شوكيةتم إدخالها لدمج علاقتينوداخليعتمد البناء على التوقعاتويُفهم ذلك على أنه علاقات، بمعنى أن هناك علاقات عكسيةوثمشوكة منويتم تحديده بواسطة [ 20 ]
شكل آخر من أشكال تركيب العلاقات، والذي ينطبق على العموميات- العلاقات المكانية لـتُعرف عملية الربط في الجبر العلائقي باسم " join" . ويمكن الحصول على التركيب المعتاد لعلاقتين ثنائيتين، كما هو مُعرّف هنا، من خلال عملية الربط بينهما، مما يؤدي إلى علاقة ثلاثية، متبوعةً بعملية إسقاط تُزيل العنصر الأوسط. على سبيل المثال، في لغة الاستعلام SQL، توجد عملية الربط (SQL) .
انظر أيضاً
- تأليف شيطاني – عملية رياضية
- صديق صديق – علاقة إنسانية تنشأ بسبب صديق مشترك
ملحوظات
- ↑ بيارني جونسون (1984) "الجبر الأقصى للعلاقات الثنائية"، في مساهمات في نظرية الزمر ، تحرير كي آي أبيل، الجمعية الرياضية الأمريكية ، رقم ISBN 978-0-8218-5035-0
- 1 2 3 غونتر شميدت (2011) الرياضيات العلائقية ، موسوعة الرياضيات وتطبيقاتها، المجلد 132، مطبعة جامعة كامبريدج، رقم ISBN 978-0-521-76268-7
- ↑ أ. دي مورغان (1860) "حول القياس المنطقي: الجزء الرابع وحول منطق العلاقات"
- 1 2 دانيال د. ميريل (1990) أوغسطس دي مورغان ومنطق العلاقات ، صفحة 121، كلوير أكاديميك ISBN 9789400920477
- 1 2 3 غونتر شميدت وتوماس سترولين (1993) العلاقات والرسوم البيانية ، كتب سبرينغر
- ^ إرنست شرودر (1895) الجبر ومنطق النسبية
- ↑ بول تايلور (1999). الأسس العملية للرياضيات . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 24. ISBN 978-0-521-63107-5.تتوفر نسخة مجانية من الكتاب بصيغة HTML على الرابط التالي: http://www.cs.man.ac.uk/~pt/Practical_Foundations/
- ↑ مايكل بار وتشارلز ويلز (1998) نظرية الفئات لعلماء الحاسوب، مؤرشف في 4 مارس 2016 على موقع Wayback Machine ، الصفحة 6، من جامعة ماكجيل
- ↑ ريك نوين وآخرون (2016) الدلالات الديناميكية §2.2، من موسوعة ستانفورد للفلسفة
- ↑ جون م. هاوي (1995) أساسيات نظرية شبه الزمر ، صفحة 16، سلسلة دراسات الجمعية اللينية رقم 12، مطبعة كلارندون، رقم ISBN 0-19-851194-9
- ^ كيلب، كناور وميخاليف، ص. 7
- ^ ISO/IEC 13568:2002(E)، ص. 23
- ↑ انظر U+2A3E و U+2A1F على موقع FileFormat.info
- ↑ "العلاقات الداخلية" . nlab . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 سبتمبر 2023 .
- ↑ انظر إلى الصورة للاطلاع على مثال حيثهو حقني، لكنليس
- ↑ إيرفينغ كوبيلويش (ديسمبر 1948) "تطوير المصفوفات لحساب العلاقات"، مجلة المنطق الرمزي 13(4): 193-203، رابط JSTOR ، اقتباس من الصفحة 203
- ↑ فوغان برات، أصول حساب العلاقات ، من جامعة ستانفورد
- ↑ أشار دي مورغان إلى المتضادات بالأحرف الصغيرة، والتحويل بـ M −1 ، والإدراج بـ ))، لذا كانت صيغته
- ↑ لا ينبغي الخلط بينه وبين فرق المجموعة
- ↑ غونتر شميدت ومايكل وينتر (2018): الطوبولوجيا العلائقية ، صفحة 26، سلسلة محاضرات في الرياضيات ، المجلد 2208، منشورات سبرينغر ، رقم ISBN 978-3-319-74451-3
مراجع
- M. Kilp، U. Knauer، AV Mikhalev (2000) Monooids، Acts and Categories مع تطبيقات على منتجات الإكليل والرسوم البيانية ، De Gruyter Expositions in Mathematics vol. 29, والتر دي جرويتر , ISBN 3-11-015248-7.
- المنطق الجبري
- العمليات الثنائية
- العلاقات الرياضية
