Visão sistemica
Relações
Freqüentemente
queremos comparar ou contrastar vários elementos de um conjunto, quer
para reuni-los segundo uma determinada característica, quer para
agrupar aqueles que são semelhantes. A estrutura matemática usada para
descrever este tipo de organização de conjuntos é a teoria das relações.
Cenário
Por
exemplo, se ouvirmos que duas pessoas, Henriqueta e Horácio, se
relacionam, entendemos que existe algum laço afetivo entre eles – que
eles distinguem-se dos demais pares ordenados de pessoas por haver uma
relação (são parentes, namorados, amigos, etc.) que Henriqueta e
Horácio verificam. O análogo matemático é distinguir determinados pares
ordenados de objetos dos demais, porque seus elementos satisfazem
alguma relação que os componentes dos demais pares, em geral, não
satisfazem.
1. Produto Cartesiano:
Consideremos
dois conjuntos A e B. Chama-se "produto cartesiano de A por B", (AXB) o
conjunto de todos os pares ordenados (a , b) onde a pertence a A e b
pertence a B.
Por exemplo: Se A={1,2} e B={2,3} então AXB={(1,2),(1,3),(2,2),(2,3)}.
* Se estivermos interessados na relação de igualdade, então (2,2) é o
único par que se distinguirá no produto AXB, isto é, o único par
ordenado cujas componentes são iguais.
* Se
estivermos interessados na propriedade do primeiro número ser menor do
que o segundo, escolheremos os pares (1,2) , (1,3) e (2,3) como os
pares ordenados de AXB que se distinguem dos demais por apresentarem
tal propriedade.
1. Definição de Relação:
Chama-se "relação de A em B" a todo subconjunto do produto cartesiano
AXB.
Em particular, uma relação de um conjunto A no mesmo conjunto A é
chamada "relação em A".
Normalmente, uma relação é definida através da descrição da propriedade
característica de seus pares.
* No exemplo acima, a relação de
igualdade de A em B é o conjunto unitário formado pelo par (2,2).
* Ainda, no exemplo acima, a relação constituída pelos pares que
apresentam a propriedade do primeiro número ser menor do que o segundo
é o conjunto formado pelos pares (1,2) , (1,3) e (2,3).
* Uma relação em A={1,2} pode ser o conjunto de todos os pares tais que
o primeiro número é maior do que o segundo. Neste caso, tal relação
será o conjunto unitário constituído do par ordenado (2,1).
1. Propriedades das Relações:
Consideremos uma relação R num conjunto A . Então:
* R Reflexiva significa que todo
elemento de A está relacionado consigo mesmo.
* R Simétrica significa que se a está
relacionado com b então b está relacionado com a.
* R Anti-Simétrica significa que se a
está relacionado com b e b está relacionado com a, então a=b.
* R Transitiva significa que se a está relacionado com b e b está
relacionado com c, então a está relacionado com c.
Por
exemplo, considere a relação "menor ou igual" (£ ) no conjunto dos
números naturais. Esta relação é reflexiva porque para qualquer número
natural x, x £ x é verdadeira. Também é uma relação transitiva porque
para quaisquer números naturais x, y e z , se x £ y e y £ z então x £ z
. No entanto, "menor ou igual" não é uma relação simétrica ; 3 £ 4 não
implica 4 £ 3. De fato, para quaisquer números naturais, se x £ y e y £
x , então x = y. Esta última característica é descrita dizendo-se que
"menor ou igual" é uma relação anti-simétrica.
Observe
que uma relação pode ser simétrica e não ser anti-simétrica, ser
anti-simétrica e também simétrica ou não ser nenhuma das duas !
1. Relações de Ordem Parcial
Uma relação em um conjunto A que seja reflexiva, anti-simétrica e
transitiva é chamada de relação de ordem parcial.
2. Relações de Equivalência:
Uma relação num conjunto A que seja reflexiva, simétrica e transitiva,
é chamada relação de equivalência.
As relações de equivalência agrupam elementos que têm características
semelhantes ou compartilham da mesma propriedade.
Pode-se ilustrar um aspecto importante de uma relação de equivalência
em um conjunto, se observarmos o conjunto S, dos alunos de uma classe e
a relação "x senta na mesma coluna que y". Se indicarmos, através desta
relação, todos os alunos de S que se relacionam com os outros, teremos
o conjunto S formado pelos subconjuntos correspondentes a cada coluna.
Desta forma, cada relação de equivalência particiona o conjunto no qual
é definida. Os subconjuntos que formam esta partição, normalmente
chamados de blocos da partição, são formados pelo grupamento dos
elementos que se relacionam, como no exemplo acima.
3. Classes de Equivalência:
Seja
R uma relação de equivalência em um conjunto S e x um elemento qualquer
de S. O conjunto de todos os elementos de S que se relacionam a x é
chamado de classe de equivalência de x.
Por
exemplo: no caso da relação R dada por "x senta na mesma coluna que y",
suponhamos que João, Carlos, José, Júlia e Maria sentem todos na coluna
3. Então a classe de equivalência de João é o conjunto: {João, Carlos,
José, Júlia, Maria}. Além disso, esta é ,também, a classe de
equivalência de Carlos, a classe de equivalência de José, a classe de
equivalência de Júlia, a classe de equivalência de Maria. Isto é, pode
haver mais de um nome para uma dada classe de equivalência.
elemento 2
descrição do elemento
2