مجموعة مرتبة جزئياً

العلاقات الثنائية المتعدية 
متماثلمضاد للتناظرمتصلمؤسس بشكل جيدلديه روابطلديه لقاءاتانعكاسيغير انعكاسيغير متماثل
توتال، سيميكونكسمضاد للانعكاس
علاقة التكافؤعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
طلب مسبق (طلب شبه رسمي)علامة صح خضراءY
طلب جزئيعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
إجمالي الطلبات المسبقةعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
إجمالي الطلبعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
الطلب المسبقعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
ترتيب شبه جيدعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
ترتيب جيدعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
شعريةعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
الانضمام إلى شبه الشبكةعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
شبكة اللقاءاتعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
ترتيب جزئي صارمعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
ترتيب ضعيف صارمعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
إجمالي الطلب الصارمعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءYعلامة صح خضراءY
متماثلمضاد للتناظرمتصلمؤسس بشكل جيدلديه روابطلديه لقاءاتانعكاسيغير انعكاسيغير متماثل
التعريفات، للجميعأ،ب{\displaystyle a,b}وS:{\displaystyle S\neq \varnothing :} أRببRأ{\displaystyle {\begin{aligned}&aRb\\\Rightarrow {}&bRa\end{aligned}}}أRب و بRأأ=ب{\displaystyle {\begin{aligned}aRb{\text{ و }}&bRa\\\Rightarrow a={}&b\end{aligned}}}أبأRب أو بRأ{\displaystyle {\begin{aligned}a\neq {}&b\Rightarrow \\aRb{\text{ or }}&bRa\end{aligned}}}مينSموجود{\displaystyle {\begin{aligned}\min S\\{\text{exists}}\end{aligned}}}أبموجود{\displaystyle {\begin{aligned}a\vee b\\{\text{يوجد}}\end{aligned}}}أبموجود{\displaystyle {\begin{aligned}a\wedge b\\{\text{exists}}\end{aligned}}}أRأ{\displaystyle aRa}لا أRأ{\displaystyle {\text{not }}aRa}أRبلا بRأ{\displaystyle {\begin{aligned}aRb\Rightarrow \\{\text{not }}bRa\end{aligned}}}
علامة صح خضراءيشير الرمز Y إلى أن خاصية العمود صحيحة دائمًا بالنسبة لعنصر الصف (في أقصى اليسار)، بينما يشير الرمز ✗ إلى أن الخاصية غير مضمونة بشكل عام (قد تكون صحيحة أو خاطئة). على سبيل المثال، يُشار إلى أن كل علاقة تكافؤ متناظرة، ولكن ليس بالضرورة مضادة للتناظر، بالرمز Y في عمود "متناظر" والرمز في عمود "مضاد للتناظر". علامة صح خضراء

تتطلب جميع التعريفات ضمنيًا العلاقة المتجانسةR{\displaystyle R}يكون متعدياً : للجميعأ،ب،ج،{\displaystyle a,b,c,}لوأRب{\displaystyle aRb}وبRج{\displaystyle bRc}ثمأRج.{\displaystyle aRc.} قد يتطلب تعريف المصطلح خصائص إضافية غير مدرجة في هذا الجدول.

الشكل 1: مخطط هاس لمجموعة جميع المجموعات الجزئية لمجموعة مكونة من ثلاثة عناصر{x،y،z}،{\displaystyle \{x,y,z\},}مرتبة حسب الاحتواء . مجموعات متصلة بمسار تصاعدي، مثل{\displaystyle \emptyset }و{x،y}{\displaystyle \{x,y\}}، قابلة للمقارنة، بينما على سبيل المثال{x}{\displaystyle \{x\}}و{y}{\displaystyle \{y\}}ليست كذلك.

في الرياضيات ، وخاصةً في نظرية الترتيب ، يُعرف الترتيب الجزئي لمجموعة ما بأنه ترتيبٌ بحيث يسبق أحد العنصرين الآخر في بعض أزواج العناصر. ويُستخدم مصطلح "جزئي" للدلالة على أنه ليس بالضرورة أن يكون كل زوج من العناصر قابلاً للمقارنة؛ أي أنه قد توجد أزواج لا يسبق فيها أي عنصر الآخر. وبذلك، تُعمم الترتيبات الجزئية الترتيبات الكلية ، التي يكون فيها كل زوج قابلاً للمقارنة.

بصورة رسمية، الترتيب الجزئي هو علاقة ثنائية متجانسة انعكاسية ، ومتناظرة عكسيًا ، ومتعدية . المجموعة المرتبة جزئيًا (أو مجموعة مرتبة اختصارًا) هي زوج مرتبP=(X،){\displaystyle P=(X,\leq )}يتكون من مجموعةX{\displaystyle X}(تسمى مجموعة الأرض )P{\displaystyle P}) وترتيب جزئي{\displaystyle \leq }علىX{\displaystyle X}عندما يكون المعنى واضحًا من السياق ولا يوجد غموض بشأن الترتيب الجزئي، فإن المجموعةX{\displaystyle X}يُطلق عليها أحيانًا اسم مجموعة مرتبة.

علاقات الترتيب الجزئي

يشير مصطلح الترتيب الجزئي عادةً إلى علاقات الترتيب الجزئي الانعكاسية، والتي يُشار إليها في هذه المقالة بالترتيب الجزئي غير الصارم . مع ذلك، يستخدم بعض المؤلفين هذا المصطلح للإشارة إلى النوع الشائع الآخر من علاقات الترتيب الجزئي، وهو علاقات الترتيب الجزئي غير الانعكاسية، والتي تُسمى أيضًا بالترتيب الجزئي الصارم. يمكن وضع الترتيب الجزئي الصارم وغير الصارم في تناظر أحادي ، بحيث يكون لكل ترتيب جزئي صارم ترتيب جزئي غير صارم مُقابل فريد، والعكس صحيح.

الطلبات الجزئية

انعكاسي ، ضعيف ، [ 1 ] أوالترتيب الجزئي غير الصارم ، [ 2 ] والذي يُشار إليه عادةً ببساطة باسمالترتيب الجزئي، هوعلاقة متجانسة≤ علىمجموعةP{\displaystyle P}أي أنها انعكاسية ، وغير متناظرة ، ومتعدية . أي، بالنسبة لجميعأ،ب،جP،{\displaystyle a,b,c\in P,}يجب أن يستوفي الشروط التالية: [ 1 ]

  1. الانعكاسية :أأ{\displaystyle a\leq a}أي أن كل عنصر مرتبط بنفسه.
  2. التناظر العكسي : إذاأب{\displaystyle a\leq b}وبأ{\displaystyle b\leq a}ثمأ=ب{\displaystyle a=b}أي أنه لا يوجد عنصران متميزان يسبقان بعضهما البعض.
  3. التعدي : إذاأب{\displaystyle a\leq b}وبج{\displaystyle b\leq c}ثمأج{\displaystyle a\leq c}.

يُعرف الترتيب الجزئي غير الصارم أيضًا باسم الترتيب المسبق المضاد للتناظر .

الطلبات الجزئية الصارمة

غير انعكاسي ، قوي ، [ 1 ] أوالترتيب الجزئي الصارم هو علاقة متجانسة < على مجموعةP{\displaystyle P}أي أنها غير انعكاسية ، وغير متناظرة ، ومتعدية ؛ أي أنها تحقق الشروط التالية لجميعأ،ب،جP:{\displaystyle a,b,c\in P:}

  1. اللاانعكاسية : ¬(أ<أ){\displaystyle \neg \left(a<a\right)}، أي لا يوجد عنصر مرتبط بنفسه (يسمى أيضًا مضاد الانعكاس).
  2. عدم التناظر : إذاأ<ب{\displaystyle a<b}ثم لاب<أ{\displaystyle b<a}.
  3. التعدي : إذاأ<ب{\displaystyle a<b}وب<ج{\displaystyle b<c}ثمأ<ج{\displaystyle a<c}.

تكون العلاقة المتعدية غير متناظرة إذا وفقط إذا كانت غير انعكاسية. [ 3 ] لذا فإن التعريف يبقى نفسه إذا أغفل إما عدم الانعكاسية أو عدم التناظر (ولكن ليس كليهما).

يُعرف الترتيب الجزئي الصارم أيضًا باسم الترتيب المسبق الصارم .

تناظر علاقات الترتيب الجزئي الصارمة وغير الصارمة

الشكل 2: مخطط تبادلي يوضح الروابط بين العلاقات الصارمة/غير الصارمة ونظائرها، عبر عمليات الإغلاق الانعكاسي ( cls )، والنواة غير الانعكاسية ( ker )، والعلاقة العكسية ( cnv ). تُصوَّر كل علاقة بمصفوفتها المنطقية للمجموعة المرتبة جزئيًا التي يظهر مخطط هاس الخاص بها في المركز. على سبيل المثال34{\displaystyle 3\not \leq 4}إذن، الصف الثالث والعمود الرابع من المصفوفة السفلية اليسرى فارغان.

الأوامر الجزئية الصارمة وغير الصارمة على مجموعةP{\displaystyle P}ترتبط ارتباطًا وثيقًا. ترتيب جزئي غير صارم{\displaystyle \leq }يمكن تحويلها إلى ترتيب جزئي صارم عن طريق إزالة جميع العلاقات من الشكلأأ;{\displaystyle a\leq a;}أي أن الترتيب الجزئي الصارم هو المجموعة<:=   ΔP{\displaystyle <\;:=\ \leq \ \setminus \ \Delta _{P}}أينΔP:={(ص،ص):صP}{\displaystyle \Delta _{P}:=\{(p,p):p\in P\}}هل علاقة الهوية علىP×P{\displaystyle P\times P}و{\displaystyle \;\setminus \;}يرمز إلى طرح المجموعات . وعلى العكس من ذلك، فإن الترتيب الجزئي الصارم < علىP{\displaystyle P}يمكن تحويلها إلى ترتيب جزئي غير صارم عن طريق ضم جميع العلاقات من ذلك الشكل؛ أي،:=ΔP<{\displaystyle \leq \;:=\;\Delta _{P}\;\cup \;<\;}هو ترتيب جزئي غير صارم. وبالتالي، إذا{\displaystyle \leq }إذا كان ترتيبًا جزئيًا غير صارم، فإن الترتيب الجزئي الصارم المقابل < هو النواة غير الانعكاسية المعطاة بواسطة أ<ب لو أب و أب.{\displaystyle a<b{\text{ if }}a\leq b{\text{ and }}a\neq b.} وعلى العكس من ذلك، إذا كان < ترتيبًا جزئيًا صارمًا، فإن الترتيب الجزئي غير الصارم المقابل له{\displaystyle \leq }هل الإغلاق الانعكاسي هو ما يلي: أب لو أ<ب أو أ=ب.{\displaystyle a\leq b{\text{ if }}a<b{\text{ or }}a=b.}

أوامر البريد

المتضاد ( أو العكس )Rop{\displaystyle R^{\text{op}}}علاقة ترتيب جزئيR{\displaystyle R}يتم تعريفها عن طريق وضعRop{\displaystyle R^{\text{op}}}تكون العلاقة العكسية لـR{\displaystyle R}، أيxRopy{\displaystyle xR^{\text{op}}y}إذا وفقط إذاyRx{\displaystyle yRx}العلاقة الثنائية لترتيب جزئي غير صارم هي ترتيب جزئي غير صارم، [ 4 ] والعلاقة الثنائية لترتيب جزئي صارم هي ترتيب جزئي صارم. العلاقة الثنائية لعلاقة ثنائية هي العلاقة الأصلية.

الترميز

بالنظر إلى مجموعةP{\displaystyle P}وعلاقة ترتيب جزئي، وعادةً ما تكون علاقة ترتيب جزئي غير صارم{\displaystyle \leq }، يمكننا بشكل فريد توسيع ترميزنا لتعريف أربع علاقات ترتيب جزئي،{\displaystyle \leq ,}<،{\displaystyle <,}،{\displaystyle \geq ,}و>{\displaystyle >}، أين{\displaystyle \leq }هي علاقة ترتيب جزئي غير صارمة علىP{\displaystyle P}،<{\displaystyle <}هي علاقة الترتيب الجزئي الصارم المرتبطة علىP{\displaystyle P}( النواة غير الانعكاسية لـ{\displaystyle \leq }){\displaystyle \geq }هو ثنائي{\displaystyle \leq }، و>{\displaystyle >}هو ثنائي<{\displaystyle <}بالمعنى الدقيق، يشير مصطلح المجموعة المرتبة جزئياً إلى مجموعة تحتوي على جميع هذه العلاقات مُعرَّفة بشكل مناسب. ولكن عملياً، يكفي النظر في علاقة واحدة فقط.(P،){\displaystyle (P,\leq )}أو(P،<){\displaystyle (P,<)}أو، في حالات نادرة، العلاقات غير الصارمة والصريحة معًا،(P،،<){\displaystyle (P,\leq ,<)}[ 5 ]

يُستخدم مصطلح " المجموعة المرتبة" أحيانًا كاختصار للمجموعة المرتبة جزئيًا ، شريطة أن يكون واضحًا من السياق أنه لا يُقصد أي نوع آخر من الترتيب. وعلى وجه الخصوص، يمكن الإشارة إلى المجموعات المرتبة كليًا باسم "المجموعات المرتبة"، لا سيما في المجالات التي تكون فيها هذه البنى أكثر شيوعًا من المجموعات المرتبة جزئيًا. ويستخدم بعض المؤلفين رموزًا مختلفة عن تلك المستخدمة في مصطلح "المجموعة المرتبة".{\displaystyle \leq }مثل{\displaystyle \sqsubseteq }[ 6 ] أو{\displaystyle \preceq }[ 7 ] للتمييز بين الطلبات الجزئية والطلبات الكاملة.

عند الإشارة إلى الطلبات الجزئية،{\displaystyle \leq }لا ينبغي اعتبارها مكملة لـ>{\displaystyle >}العلاقة>{\displaystyle >}هو عكس النواة غير الانعكاسية لـ{\displaystyle \leq }، وهو دائمًا مجموعة جزئية من متممة{\displaystyle \leq }، لكن>{\displaystyle >}يساوي مكمل{\displaystyle \leq }إذا، وفقط إذا ،{\displaystyle \leq }هو أمر كامل. [ أ ]

تعريفات بديلة

ثمة طريقة أخرى لتعريف الترتيب الجزئي، موجودة في علوم الحاسوب ، وهي من خلال مفهوم المقارنة . تحديدًا، بالنظر إلى،<،، و >{\displaystyle \leq ,<,\geq ,{\text{ and }}>}كما سبق تعريفه، يمكن ملاحظة أن عنصرين x و y قد يكونان في أي من العلاقات الأربع المتنافية مع بعضهما البعض: إما x < y ، أو x = y ، أو x > y ، أو x و y غير قابلين للمقارنة . ويمكن تمثيل ذلك بدالة.يقارن:P×P{<،>،=،|}{\displaystyle {\text{compare}}:P\times P\to \{<,>,=,\vert \}}تُعيد هذه الدالة أحد أربعة رموز عند إدخال عنصرين. [ 8 ] [ 9 ] هذا التعريف مُكافئ لترتيب جزئي على مجموعة جزئية ، حيث تُعتبر المساواة علاقة تكافؤ مُحددة وليست مساواة بين مجموعتين. [ 10 ]

يُعرّف واليس مفهوماً أكثر عمومية لعلاقة الترتيب الجزئي بأنها أي علاقة متجانسة متعدية وغير متناظرة . ويشمل ذلك كلاً من الترتيب الجزئي الانعكاسي وغير الانعكاسي كأنواع فرعية. [ 1 ]

يمكن تصور مجموعة جزئية مرتبة منتهية من خلال مخطط هاس الخاص بها . [ 11 ] على وجه التحديد، بأخذ علاقة ترتيب جزئي صارمة(P،<){\displaystyle (P,<)}يمكن إنشاء رسم بياني موجه غير دوري (DAG) عن طريق أخذ كل عنصر منP{\displaystyle P}أن تكون عقدة وكل عنصر من<{\displaystyle <}ليكون حافة. ​​الاختزال المتعدي لهذا الرسم البياني الموجه غير الدوري [ ب ] هو مخطط هاس. وبالمثل، يمكن عكس هذه العملية لإنشاء ترتيبات جزئية صارمة من بعض الرسوم البيانية الموجهة غير الدورية. في المقابل، يحتوي الرسم البياني المرتبط بترتيب جزئي غير صارم على حلقات ذاتية عند كل عقدة، وبالتالي فهو ليس رسمًا بيانيًا موجهًا غير دوري؛ عندما يُقال إن ترتيبًا غير صارم مُصوَّر بواسطة مخطط هاس، فإنه في الواقع يُظهر الترتيب الصارم المقابل.

أمثلة

علاقة القسمة حتى 4
الشكل 3: رسم بياني يوضح قابلية قسمة الأعداد من 1 إلى 4. هذه المجموعة مرتبة جزئياً، وليست مرتبة كلياً، لوجود علاقة من 1 إلى كل عدد آخر، ولكن لا توجد علاقة من 2 إلى 3 أو من 3 إلى 4.

تتضمن الأمثلة القياسية للمجموعات الجزئية المرتبة التي تظهر في الرياضيات ما يلي:

من الأمثلة الشائعة على المجموعات المرتبة جزئياً مجموعة من الأشخاص مرتبة حسب النسب . بعض الأزواج من الأشخاص تربطهم علاقة الجدّ والذرية، بينما أزواج أخرى لا يمكن مقارنتها، فلا أحد منهم من نسل الآخر.

الطلبات على حاصل الضرب الديكارتي للمجموعات المطلوبة جزئيًا

الشكل 4أ: الترتيب المعجميشمال×شمال{\displaystyle \mathbb {N} \times \mathbb {N} }
الشكل 4ب: ترتيب المنتجشمال×شمال{\displaystyle \mathbb {N} \times \mathbb {N} }
الشكل 4ج: الإغلاق الانعكاسي لترتيب المنتج المباشر الصارم علىشمال×شمال.{\displaystyle \mathbb {N} \times \mathbb {N} .}يتم تمييز العناصر التي تغطيها (3، 3) والعناصر التي تغطي (3، 3) باللون الأخضر والأحمر على التوالي.

بترتيب تزايد القوة، أي تناقص مجموعات الأزواج، فإن ثلاثة من الترتيبات الجزئية الممكنة على حاصل الضرب الديكارتي لمجموعتين مرتبتين جزئياً هي (انظر الشكل  4):

  • الترتيب المعجمي : ( أ ، ب ) ≤ ( ج ، د ) إذا كان أ < ج أو ( أ = ج و بد 
  • ترتيب المنتج : (  أ ، ب ) ≤ ( ج ، د ) إذا كان أج و بد ؛
  • الإغلاق الانعكاسي للضرب المباشر للترتيبات الصارمة المقابلة: ( أ ، ب ) ≤ ( ج ، د ) إذا ( أ < ج و ب < د ) أو ( أ = ج و ب = د ). 

يمكن تعريف الثلاثة جميعها بشكل مماثل بالنسبة للضرب الديكارتي لأكثر من مجموعتين.

عند تطبيقها على فضاءات المتجهات المرتبة على نفس الحقل ، تكون النتيجة في كل حالة أيضًا فضاء متجهات مرتب.

انظر أيضًا إلى الطلبات على حاصل الضرب الديكارتي للمجموعات المرتبة بالكامل .

مجموع المجموعات المرتبة جزئياً

هناك طريقة أخرى لدمج مجموعتين جزئيتين (منفصلتين) وهي المجموع الترتيبي [ 12 ] (أو المجموع الخطي[ 13 ] Z = XY ، المعرف على اتحاد المجموعتين الأساسيتين X و Y بالترتيب aZ b إذا وفقط إذا:

  • a و bX حيث aX b ، أو
  • a و bY حيث aY b ، أو
  • aX و bY .

إذا كانت مجموعتان جزئيتان مرتبة ترتيبًا جيدًا ، فإن مجموعهما الترتيبي يكون كذلك أيضًا. [ 14 ]

تُشكّل الترتيبات الجزئية المتسلسلة المتوازية من عملية الجمع الترتيبي (التي تُسمى في هذا السياق تركيب المتسلسلات) وعملية أخرى تُسمى التركيب المتوازي. التركيب المتوازي هو اتحاد منفصل لمجموعتين مرتبتين جزئيًا، دون وجود علاقة ترتيب بين عناصر إحدى المجموعتين وعناصر المجموعة الأخرى.

المفاهيم المشتقة

تستخدم الأمثلة مجموعة جزئية مرتبة(P({x،y،z})،){\displaystyle ({\mathcal {P}}(\{x,y,z\}),\subseteq )}تتكون من مجموعة جميع المجموعات الجزئية لمجموعة مكونة من ثلاثة عناصر{x،y،z}،{\displaystyle \{x,y,z\},}مرتبة حسب تضمين المجموعة (انظر الشكل  1).

  • تكون العلاقة بين a و b عندما تكون ab . هذا لا يعني بالضرورة أن b مرتبطة بـ a أيضًا ، لأن العلاقة لا يشترط أن تكون متناظرة . على سبيل المثال،{x}{\displaystyle \{x\}}يرتبط بـ{x،y}،{\displaystyle \{x,y\},}ولكن ليس العكس.
  • تكون المتغيران a و b قابلين للمقارنة إذا كان ab أو ba . وإلا فهما غير قابلين للمقارنة . على سبيل المثال،{x}{\displaystyle \{x\}}و{x،y،z}{\displaystyle \{x,y,z\}}وهي قابلة للمقارنة، بينما{x}{\displaystyle \{x\}}و{y}{\displaystyle \{y\}}ليست كذلك.
  • الترتيب الكلي أو الترتيب الخطي هو ترتيب جزئي يكون فيه كل زوج من العناصر قابلاً للمقارنة، أي أنه ينطبق عليه مبدأ التقسيم الثلاثي . على سبيل المثال، الأعداد الطبيعية بترتيبها القياسي.
  • السلسلة هي مجموعة جزئية من مجموعة مرتبة ترتيبًا كليًا. على سبيل المثال ،{{}،{x}،{x،y،z}}{\displaystyle \{\{\,\},\{x\},\{x,y,z\}\}}هي سلسلة.
  • السلسلة المضادة هي مجموعة جزئية من مجموعة مرتبة جزئيًا لا يمكن فيها مقارنة أي عنصرين مختلفين. على سبيل المثال، مجموعة العناصر الفردية{{x}،{y}،{z}}.{\displaystyle \{\{x\},\{y\},\{z\}\}.}
  • يُقال إن العنصر a أصغر تمامًا من العنصر b إذا كان ab وأب.{\displaystyle a\neq b.}على سبيل المثال،{x}{\displaystyle \{x\}}أقل من ذلك بكثير{x،y}.{\displaystyle \{x,y\}.}
  • يُقال إن العنصر a مغطى بعنصر آخر b ، ويُكتب ab (أو a < b )، إذا كان a أصغر تمامًا من b ولا يوجد عنصر ثالث c يقع بينهما؛ رسميًا: إذا كان كل من ab وأب{\displaystyle a\neq b}تكون صحيحة، ويكون acb خاطئًا لكل c معأجب.{\displaystyle a\neq c\neq b.}باستخدام الترتيب الصارم <، يمكن إعادة صياغة العلاقة ab بشكل مكافئ على النحو التالي: " a < b ولكن ليس a < c < b لأي قيمة لـ c ". على سبيل المثال،{x}{\displaystyle \{x\}}مشمول بـ{x،z}،{\displaystyle \{x,z\},}لكنها غير مشمولة بـ{x،y،z}.{\displaystyle \{x,y,z\}.}

أقصى

الشكل 5: الشكل أعلاه بعد إزالة أكبر وأصغر العناصر. في هذه المجموعة المرتبة جزئيًا المختزلة، يحتوي الصف العلوي على جميع العناصر القصوى ، بينما يحتوي الصف السفلي على جميع العناصر الدنيا ، ولكن لا يوجد عنصر أكبر ولا عنصر أصغر .

توجد عدة مفاهيم للعنصر "الأكبر" و"الأصغر" في المجموعة المرتبة جزئياًP،{\displaystyle P,}على وجه الخصوص:

  • أكبر عنصر وأصغر عنصر: عنصرزP{\displaystyle g\in P}يُعدّ هذا العنصر الأهم إذاأز{\displaystyle a\leq g}لكل عنصرأP.{\displaystyle a\in P.}عنصرمP{\displaystyle m\in P}هو أصغر عنصر إذامأ{\displaystyle m\leq a}لكل عنصرأP.{\displaystyle a\in P.}لا يمكن أن تحتوي المجموعة المرتبة جزئيًا إلا على عنصر واحد أكبر أو أصغر. في مثالنا الحالي، المجموعة{x،y،z}{\displaystyle \{x,y,z\}}هو العنصر الأعظم، و{}{\displaystyle \{\,\}}هو الأقل.
  • العناصر القصوى والعناصر الدنيا: عنصرزP{\displaystyle g\in P}يكون العنصر أقصى إذا لم يكن هناك عنصرأP{\displaystyle a\in P}بحيثأ>ز.{\displaystyle a>g.}وبالمثل، عنصرمP{\displaystyle m\in P}يكون العنصر الأدنى إذا لم يكن هناك عنصرأP{\displaystyle a\in P}بحيثأ<م.{\displaystyle a<m.}إذا احتوت مجموعة جزئية مرتبة على عنصر أعظم، فلا بد أن يكون هذا العنصر هو العنصر الأعظم الوحيد، وإلا فقد يكون هناك أكثر من عنصر أعظم، وينطبق الأمر نفسه على العناصر الأصغر والعناصر الدنيا. في مثالنا الجاري،{x،y،z}{\displaystyle \{x,y,z\}}و{}{\displaystyle \{\,\}}هما العنصران الأقصى والأدنى. وبإزالة هذين العنصرين، يتبقى 3 عناصر قصوى و3 عناصر دنيا (انظر الشكل  5).
  • الحدود العليا والسفلى : بالنسبة لمجموعة جزئية A من P ، يكون العنصر x في P حدًا أعلى لـ A إذا كان a x ، وذلك لكل عنصر a في A. وبالتحديد، ليس بالضرورة أن يكون x في A ليكون حدًا أعلى لـ A. وبالمثل، يكون العنصر x في P حدًا أدنى لـ A إذا كان ax ، وذلك لكل عنصر a في A. أكبر عنصر في P هو حد أعلى لـ P نفسها، وأصغر عنصر هو حد أدنى لـ P. في مثالنا، المجموعة   {x،y}{\displaystyle \{x,y\}}يمثل حدًا أعلى لمجموعة العناصر{{x}،{y}}.{\displaystyle \{\{x\},\{y\}\}.}
الشكل 6: جزء من شبكة الأعداد الصحيحة غير السالبة مرتبة حسب قابلية القسمة

كمثال آخر، لننظر إلى الأعداد الصحيحة الموجبة، مرتبة حسب قابلية القسمة: 1 هو أصغر عنصر، لأنه يقسم جميع العناصر الأخرى؛ من ناحية أخرى، لا تحتوي هذه المجموعة المرتبة جزئيًا على أكبر عنصر. هذه المجموعة المرتبة جزئيًا لا تحتوي حتى على أي عناصر عظمى، لأن أي عدد g يقسم، على سبيل المثال، 2g ، وهو عدد مختلف عنه، لذا فإن g ليس عنصرًا عظمى. إذا استُبعد العدد 1، مع الإبقاء على قابلية القسمة كترتيب للعناصر الأكبر من 1، فإن المجموعة المرتبة جزئيًا الناتجة لا تحتوي على أصغر عنصر، ولكن أي عدد أولي هو عنصر أدنى لها. في هذه المجموعة المرتبة جزئيًا، 60 هو حد أعلى (وإن لم يكن حدًا أعلى أصغر) للمجموعة الجزئية{2،3،5،10}،{\displaystyle \{2,3,5,10\},}والتي ليس لها حد أدنى (لأن 1 ليس ضمن المجموعة المرتبة جزئيًا)؛ من ناحية أخرى، 2 هو حد أدنى لمجموعة جزئية من قوى 2، والتي ليس لها حد أعلى. إذا تم تضمين العدد 0، فسيكون هذا هو العنصر الأكبر، لأنه مضاعف لكل عدد صحيح (انظر الشكل  6).

التعيينات بين المجموعات المرتبة جزئيًا

الشكل 7أ: خريطة تحافظ على الترتيب، ولكنها لا تعكسه (لأن f ( u ) ≼ f ( v )) ، ولكن ليس u{\displaystyle \leq }خامساً)
الشكل 7ب: تماثل الترتيب بين قواسم العدد 120 (مرتبة جزئياً حسب قابلية القسمة) والمجموعات الفرعية المغلقة بالقواسم {2، 3، 4، 5، 8} (مرتبة جزئياً حسب احتواء المجموعة).

بفرض وجود مجموعتين مرتبتين جزئيًا ( S ، ≤) و ( T ، ≼) ، دالةو:Sتي{\displaystyle f:S\to T}يُطلق عليه اسم حافظ الترتيب ، أو رتيب ، أو متساوي النغمة ، إذا كان لكلx،yS،{\displaystyle x,y\in S,}xy{\displaystyle x\leq y}يستلزم ذلك أن f ( x ) ≼ f ( y ) . إذا كانت ( U , ≲) أيضًا مجموعة مرتبة جزئيًا، وكلاهماو:Sتي{\displaystyle f:S\to T}وز:تييو{\displaystyle g:T\to U}تحافظ على الترتيب، تركيبهازو:Sيو{\displaystyle g\circ f:S\to U}كما أنها تحافظ على الترتيب. دالةو:Sتي{\displaystyle f:S\to T}يُطلق عليه اسم "انعكاس الترتيب" إذا كان لكلx،yS،{\displaystyle x,y\in S,}f ( x ) ≼ f ( y ) يستلزمxy.{\displaystyle x\leq y.} إذا كانت الدالة f تحافظ على الترتيب وتعكسه في آنٍ واحد، فإنها تُسمى تضمينًا مرتبًا للمجموعة ( S , ≤) في المجموعة ( T , ≼) . في الحالة الأخيرة، تكون f بالضرورة أحادية ، لأنو(x)=و(y){\displaystyle f(x)=f(y)}يشير إلىxy و yx{\displaystyle x\leq y{\text{ and }}y\leq x}وبدورهx=y{\displaystyle x=y}وفقًا لخاصية التناظر العكسي لـ.{\displaystyle \leq .}إذا وُجد تمثيل ترتيبي بين مجموعتين جزئيتين S و T ، يُقال إنه يمكن تضمين S في T.و:Sتي{\displaystyle f:S\to T}إذا كانت الدالة تقابلية ، تُسمى تماثلًا ترتيبيًا ، ويُقال إن الترتيبين الجزئيين ( S , ≤) و ( T , ≼) متماثلان . تتشابه مخططات هاس للترتيبات المتماثلة بنيويًا (انظر الشكل  7أ). ويمكن إثبات أنه إذا كانت الدوال الحافظة للترتيبو:Sتي{\displaystyle f:S\to T}وز:تييو{\displaystyle g:T\to U}يوجد بحيثزو{\displaystyle g\circ f}ووز{\displaystyle f\circ g}ينتج عنه دالة التطابق على S و T على التوالي، ثم يكون S و T متماثلين ترتيبيًا. [ 15 ]

على سبيل المثال، عملية رسم الخرائطو:شمالP(شمال){\displaystyle f:\mathbb {N} \to \mathbb {P} (\mathbb {N} )}يمكن تعريف مجموعة الأعداد الطبيعية (المرتبة حسب قابلية القسمة) إلى مجموعة قوى الأعداد الطبيعية (المرتبة حسب احتواء المجموعة) بأخذ كل عدد إلى مجموعة قواسمه الأولية . وهي تحافظ على الترتيب: إذا كان x يقسم y ، فإن كل قاسم أولي لـ x هو أيضًا قاسم أولي لـ y . ومع ذلك، فهي ليست أحادية (لأنها تُسقط كلاً من 12 و6 على y).{2،3}{\displaystyle \{2,3\}}ولا تعكس الترتيب (لأن 12 لا يقسم 6). بدلاً من ذلك، فإن أخذ كل عدد إلى مجموعة قواسمه الأولية يُعرّف خريطةز:شمالP(شمال){\displaystyle g:\mathbb {N} \to \mathbb {P} (\mathbb {N} )}أي أنه يحافظ على الترتيب، ويعكسه، وبالتالي فهو تضمين للترتيب. وهو ليس تماثلاً ترتيبياً (لأنه، على سبيل المثال، لا يُسقط أي عدد على المجموعة).{4}{\displaystyle \{4\}})، ولكن يمكن جعله كذلك عن طريق تقييد نطاقه المشترك إلىز(شمال).{\displaystyle g(\mathbb {N} ).}يوضح الشكل  7ب مجموعة فرعية منشمال{\displaystyle \mathbb {N} }وصورتها المتماثلة تحت g . يمكن تعميم بناء مثل هذا التماثل الترتيبي في مجموعة قوى إلى فئة واسعة من الترتيبات الجزئية، تسمى الشبكات التوزيعية ؛ انظر نظرية تمثيل بيركوف .

عدد الطلبات الجزئية

يُعطي التسلسل A001035 في OEIS عدد الترتيبات الجزئية على مجموعة من n عنصرًا مُصنفًا:

عدد العلاقات الثنائية المكونة من n عنصر من أنواع مختلفة
العناصر​أيمتعدٍانعكاسيمتماثلالنظام السابقطلب جزئيإجمالي الطلبات المسبقةإجمالي الطلبعلاقة التكافؤ
0111111111
1221211111
216134843322
3512171646429191365
465,536399440961024355219752415
ن2 ن 22 ن ( ن −1)2 ن ( ن +1)/2n k =0 k ! S ( n , k )ن !n k =0 S ( n , k )
OEISA002416A006905A053763A006125A000798A001035A000670A000142A000110

لاحظ أن S ( n , k ) يشير إلى أعداد ستيرلينغ من النوع الثاني .

عدد الأوامر الجزئية الصارمة هو نفسه عدد الأوامر الجزئية.

إذا تم إجراء العد حتى التماثل فقط، فسيتم الحصول على التسلسل 1، 1، 2، 5، 16، 63، 318، ... (التسلسل A000112 في OEIS ) .

المجموعات الفرعية

وضعيةP*=(X*،*){\displaystyle P^{*}=(X^{*},\leq ^{*})}يُطلق عليه اسم مجموعة جزئية مرتبة من مجموعة مرتبة أخرىP=(X،){\displaystyle P=(X,\leq )}بشرط أنX*{\displaystyle X^{*}}هي مجموعة فرعية منX{\displaystyle X}و*{\displaystyle \leq ^{*}}هي مجموعة فرعية من{\displaystyle \leq }الشرط الأخير يعادل الشرط الذي ينص على أنه لأيx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}فيX*{\displaystyle X^{*}}(وبالتالي أيضًا فيX{\displaystyle X})، لوx*y{\displaystyle x\leq ^{*}y}ثمxy{\displaystyle x\leq y}.

لوP*{\displaystyle P^{*}}هي مجموعة جزئية منP{\displaystyle P}وعلاوة على ذلك، للجميعx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}فيX*{\displaystyle X^{*}}، حينماxy{\displaystyle x\leq y}لدينا أيضًاx*y{\displaystyle x\leq ^{*}y}ثم نتصلP*{\displaystyle P^{*}}مجموعة جزئية منP{\displaystyle P}ناتج عنX*{\displaystyle X^{*}}واكتبP*=P[X*]{\displaystyle P^{*}=P[X^{*}]}.

الامتداد الخطي

طلب جزئي*{\displaystyle \leq ^{*}}على مجموعةX{\displaystyle X}يُطلق عليه اسم امتداد لترتيب جزئي آخر{\displaystyle \leq }علىX{\displaystyle X}بشرط أن يكون ذلك لجميع العناصرx،yX،{\displaystyle x,y\in X,}حينماxy،{\displaystyle x\leq y,}وينطبق الأمر نفسه علىx*y.{\displaystyle x\leq ^{*}y.}الامتداد الخطي هو امتداد يكون أيضًا ترتيبًا خطيًا (أي كليًا). كمثال كلاسيكي، يُعد الترتيب المعجمي للمجموعات المرتبة كليًا امتدادًا خطيًا لترتيبها الناتج عن الضرب. يمكن تمديد أي ترتيب جزئي إلى ترتيب كلي ( مبدأ تمديد الترتيب ). [ 16 ]

في علوم الحاسوب ، تسمى الخوارزميات المستخدمة لإيجاد الامتدادات الخطية للترتيبات الجزئية (الممثلة بترتيبات الوصول للرسوم البيانية الموجهة غير الدورية ) بالفرز الطوبولوجي .

في نظرية الفئات

يمكن اعتبار كل مجموعة مرتبة جزئياً (وكل مجموعة مرتبة مسبقاً ) بمثابة فئة حيث، بالنسبة للأشياءx{\displaystyle x}وy،{\displaystyle y,}يوجد على الأكثر تشاكل واحد منx{\displaystyle x}لy.{\displaystyle y.}بصورة أكثر وضوحًا، ليكن hom( x , y ) = {( x , y )} إذا كان xy (وإلا فالمجموعة فارغة ) و(y،z)(x،y)=(x،z).{\displaystyle (y,z)\circ (x,y)=(x,z).}تُسمى هذه الفئات أحيانًا بالفئات الرقيقة .

تكون المجموعات المرتبة جزئيًا متكافئة إذا وفقط إذا كانت متماثلة . في المجموعة المرتبة جزئيًا، يكون أصغر عنصر، إن وُجد، عنصرًا ابتدائيًا ، وأكبر عنصر، إن وُجد، عنصرًا نهائيًا . كذلك، كل مجموعة مرتبة جزئيًا متكافئة مع مجموعة مرتبة جزئيًا. وأخيرًا، كل فئة فرعية من مجموعة مرتبة جزئيًا تكون مغلقة بالتماثل .

الترتيبات الجزئية في الفضاءات الطوبولوجية

لوP{\displaystyle P}إذا كانت مجموعة مرتبة جزئيًا وقد أُعطيت أيضًا بنية فضاء طوبولوجي ، فمن المعتاد افتراض أن{(أ،ب):أب}{\displaystyle \{(a,b):a\leq b\}}هي مجموعة فرعية مغلقة من فضاء المنتج الطوبولوجيP×P.{\displaystyle P\times P.}في ظل هذا الافتراض، تكون علاقات الترتيب الجزئي جيدة السلوك عند الحدود بمعنى أنه إذاليمأناأأنا=أ،{\displaystyle \lim _{i\to \infty }a_{i}=a,}وليمأنابأنا=ب،{\displaystyle \lim _{i\to \infty }b_{i}=b,}وللجميعأنا،{\displaystyle i,}أأنابأنا،{\displaystyle a_{i}\leq b_{i},}ثمأب.{\displaystyle a\leq b.}[ 17 ]

الفترات

المجموعة المحدبة في مجموعة جزئية مرتبة P هي مجموعة جزئية I من P تتميز بالخاصية التالية: لأي x و y في I وأي z في P ، إذا كان xzy ، فإن z ينتمي أيضًا إلى I. يُعمم هذا التعريف تعريف فترات الأعداد الحقيقية . عند احتمال حدوث لبس مع المجموعات المحدبة في الهندسة ، يُستخدم مصطلح "محدبة رتبة " بدلًا من "محدبة".

الشبكة الفرعية المحدبة للشبكة L هي شبكة فرعية من L وهي أيضًا مجموعة محدبة من L. يمكن تمثيل كل شبكة فرعية محدبة غير فارغة بشكل فريد كتقاطع مرشح ومثالي من L.

الفترة في مجموعة جزئية مرتبة جزئياً P هي مجموعة جزئية يمكن تعريفها باستخدام رمز الفترة:

  • بالنسبة لـ ab ، فإن الفترة المغلقة [ a , b ] هي مجموعة العناصر x التي تحقق axb (أي ax و xb ). وهي تحتوي على الأقل على العنصرين a و b .
  • باستخدام العلاقة الصارمة المناظرة "<"، فإن الفترة المفتوحة ( a , b ) هي مجموعة العناصر x التي تحقق الشرط a < x < b (أي a < x و x < b ). قد تكون الفترة المفتوحة فارغة حتى لو كان a < b . على سبيل المثال، الفترة المفتوحة (0, 1) على مجموعة الأعداد الصحيحة فارغة لأنه لا يوجد عدد صحيح x يحقق الشرط 0 < x < 1 .
  • يتم تعريف الفترات نصف المفتوحة [ a , b ) و ( a , b ) بشكل مماثل.

عندما لا يتحقق الشرط ab ، تكون جميع هذه الفترات فارغة. كل فترة هي مجموعة محدبة، لكن العكس غير صحيح؛ على سبيل المثال، في المجموعة المرتبة جزئيًا لقواسم العدد 120، مرتبة حسب قابلية القسمة (انظر الشكل  7ب)، تكون المجموعة {1، 2، 4، 5، 8} محدبة، ولكنها ليست فترة.

تكون الفترة I محدودة إذا وُجدت عناصرأ،بP{\displaystyle a,b\in P}بحيث يكون I[ a , b ] . كل فترة يمكن تمثيلها بصيغة الفترة تكون محدودة، ولكن العكس غير صحيح. على سبيل المثال، لنفترض أن P = (0, 1)(1, 2)(2, 3) هي مجموعة جزئية من الأعداد الحقيقية. المجموعة الجزئية (1, 2) هي فترة محدودة، ولكن ليس لها حد أدنى أو حد أعلى في P ، لذا لا يمكن كتابتها بصيغة الفترة باستخدام عناصر P.  

تُسمى المجموعة المرتبة جزئيًا منتهية محليًا إذا كانت كل فترة محدودة فيها منتهية. على سبيل المثال، الأعداد الصحيحة منتهية محليًا في ظل ترتيبها الطبيعي. الترتيب المعجمي على حاصل الضرب الديكارتيشمال×شمال{\displaystyle \mathbb {N} \times \mathbb {N} }ليست مجموعة محدودة محليًا، لأن (1، 2) ≤ (1، 3) ≤ (1، 4) ≤ (1، 5) ≤ ... ≤ (2، 1) . باستخدام ترميز الفترة، يمكن إعادة صياغة الخاصية " a مغطاة بـ b " بشكل مكافئ على النحو التالي:[أ،ب]={أ،ب}.{\displaystyle [a,b]=\{a,b\}.}

لا ينبغي الخلط بين مفهوم الفاصل الزمني في الترتيب الجزئي وبين فئة الترتيبات الجزئية الخاصة المعروفة باسم ترتيبات الفترات .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. يمكن العثور على الدليل هنا .
  2. وهو موجود دائمًا وفريد ​​من نوعه، لأنP{\displaystyle P}يُفترض أن تكون محدودة
  3. انظر النسبية العامة §  السفر عبر الزمن .

الاقتباسات

  1. 1 2 3 4 واليس، دبليو دي (14 مارس 2013). دليل المبتدئين في الرياضيات المتقطعة . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص  100. ISBN 978-1-4757-3826-1.
  2. سيموفيتشي، دان أ. وجيرابا، شاباني (2008). "المجموعات المرتبة جزئيًا" . الأدوات الرياضية لاستخراج البيانات: نظرية المجموعات، والترتيبات الجزئية، والتوافقية . سبرينغر. ISBN 9781848002012.
  3. فلاشكا، ف.؛ جيزيك، ج.؛ كيبكا، ت.؛ كورتيلاينن، ج. (2007). "الإغلاقات المتعدية للعلاقات الثنائية 1" . مجلة جامعة كارولينا. الرياضيات والفيزياء . 48 (1). براغ: كلية الرياضيات والفيزياء بجامعة تشارلز: 55-69 .اللمة 1.1 (رابعاً). يشير هذا المصدر إلى العلاقات غير المتناظرة على أنها "مضادة للتناظر تماماً".
  4. ديفي وبريستلي (2002) ، ص 14-15 . 
  5. أفغاد، جيريمي؛ لويس، روبرت ي.؛ فان دورن، فلوريس (29 مارس 2021). "13.2. المزيد حول الترتيبات". المنطق والبرهان (الإصدار 3.18.4 ). مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 2023. تم الاسترجاع في 24 يوليو 2021. لذا يمكننا اعتبار كل ترتيب جزئي بمثابة زوج، يتكون من ترتيب جزئي ضعيف وترتيب جزئي صارم مرتبط به. 
  6. راوندز، ويليام سي. (7 مارس 2002). "شرائح المحاضرات" (ملف PDF) . EECS 203: الرياضيات المتقطعة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2021 .
  7. كوونغ، هاريس (25 أبريل 2018). "7.4: الترتيب الجزئي والكلي". كتاب تمارين حلزوني للرياضيات المتقطعة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2021 .
  8. "المجموعات الجزئية المنتهية" . دليل مرجعي لبرنامج Sage 9.2.beta2: التوافقية . تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2022. compare_elements( x , y ): قارن بين x و y في المجموعة الجزئية. إذا كان x < y ، فأرجع -1. إذا كان x = y ، فأرجع 0. إذا كان x > y ، فأرجع 1. إذا لم يكن x و y قابلين للمقارنة، فأرجع None.
  9. تشين، بيتر؛ دينغ، غولي؛ سيدن، ستيف. حول دمج المجموعات الجزئية المرتبة (PDF) (تقرير فني). ص 2. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2022. تُرجع المقارنة بين عنصرين s و t في S إحدى ثلاث قيم مميزة، وهي s≤t أو s>t أو s|t. 
  10. بريفوستو، فيرجيل؛ جاومي، ماثيو (11 سبتمبر 2003). إعداد البراهين في تسلسل هرمي للهياكل الرياضية . CALCULEMUS-2003 - الندوة الحادية عشرة حول تكامل الحساب الرمزي والاستدلال الآلي. روما، إيطاليا: أراكني. ص 89-100 . 
  11. ميريفيلد، ريتشارد إي.؛ سيمونز، هوارد إي. ( 1989). الأساليب الطوبولوجية في الكيمياء . نيويورك: جون وايلي وأولاده. ص 28. ISBN  0-471-83817-9تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٧ يوليو ٢٠١٢. يمكن تمثيل المجموعة المرتبة جزئيًا بسهولة باستخدام مخطط هاس ...
  12. نيغرز، ج.؛ كيم، هي سيك (1998)، "4.2 ترتيب المنتج والترتيب المعجمي"، المجموعات المرتبة الأساسية ، وورلد ساينتيفيك، ص 62-63 ، ISBN  9789810235895
  13. ديفي وبريستلي (2002) ، ص 17-18 . 
  14. ^ العلاقات العامة هالموس (1974). نظرية المجموعة الساذجة . سبرينغر. ص. 82 . رقم ISBN  978-1-4757-1645-0.
  15. ديفي وبريستلي (2002) ، ص 23-24.
  16. جيتش، توماس (2008) [1973]. بديهية الاختيار . منشورات دوفر . ISBN 978-0-486-46624-8.
  17. وارد، إل إي جونيور (1954). "الفضاءات الطوبولوجية المرتبة جزئيًا" . وقائع الجمعية الرياضية الأمريكية . 5 (1): 144-161 . doi : 10.1090/S0002-9939-1954-0063016-5 . hdl : 10338.dmlcz/101379 .

مراجع

شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بمخططات هاس على ويكيميديا ​​كومنز ؛ كل منها يعرض مثالاً على الترتيب الجزئي