正式定義
一個定義於
X
{\displaystyle X}
上的二元關係
R
{\displaystyle R}
是
X
×
X
{\displaystyle X\times X}
的任何子集 。給定
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,我們將
(
a
,
b
)
∈
R
{\displaystyle (a,b)\in R}
簡寫為
a
R
b
{\displaystyle aRb}
,讀作「
a
{\displaystyle a}
至
b
{\displaystyle b}
存在關係
R
{\displaystyle R}
(
a
{\displaystyle a}
is related to
b
{\displaystyle b}
by
R
{\displaystyle R}
)」。
如果對於所有
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,若
a
R
b
{\displaystyle aRb}
,則
b
R̸
a
{\displaystyle b\not Ra}
(也就是
(
a
,
b
)
∈
R
⟹
(
b
,
a
)
∉
R
{\displaystyle (a,b)\in R\implies (b,a)\not \in R}
),則我們稱
R
{\displaystyle R}
是非對稱 的。以一階邏輯 的形式可以寫成:
∀
a
,
b
∈
X
:
a
R
b
⟹
¬
(
b
R
a
)
{\displaystyle \forall a,b\in X:aRb\implies \lnot (bRa)}
一個邏輯等價的定義如下:對於所有
a
,
b
∈
X
{\displaystyle a,b\in X}
,
a
R
b
{\displaystyle aRb}
與
b
R
a
{\displaystyle bRa}
中至少有一為假。以一階邏輯的形式可以寫成:
∀
a
,
b
∈
X
:
¬
(
a
R
b
∧
b
R
a
)
{\displaystyle \forall a,b\in X:\lnot (aRb\wedge bRa)}
非對稱關係的一個例子是定義於實數 上的「小於關係」,亦即
R
=
{
(
a
,
b
)
|
a
<
b
}
{\displaystyle R=\{(a,b)\ |\ a<b\}}
。由於當
a
{\displaystyle a}
小於
b
{\displaystyle b}
時,
b
{\displaystyle b}
一定不小於
a
{\displaystyle a}
,因此
R
{\displaystyle R}
是非對稱的。另一方面,「小於等於關係」則不是非對稱的,因為當
a
=
b
{\displaystyle a=b}
時,
a
≤
b
{\displaystyle a\leq b}
和
b
≤
a
{\displaystyle b\leq a}
會同時成立,不符合非對稱關係的定義。
非對稱關係不代表對稱關係 的相反,上述的「小於等於關係」既不是非對稱關係,也不是對稱關係;而「空關係(
R
=
∅
{\displaystyle R=\emptyset }
)」是唯一同時是非對稱關係,也是對稱關係的關係。
非對稱關係(Asymmetric)與反對稱關係 (Antisymmetric)的差異在於:反對稱關係容許自反性 ,
(
a
,
a
)
{\displaystyle (a,a)}
可以屬於
R
{\displaystyle R}
,而非對稱關係不允許。如上述的「小於等於關係」即是反對稱關係的一例。
特性
一個關係為非對稱的,若且唯若該關係為反對稱 且非自反 的[ 2] 。
對於一個非對稱關係
R
{\displaystyle R}
,對其施加限制 或求其逆關係 後,該關係同樣是非對稱的。例如,由「
<
{\displaystyle <}
」定義的關係是非對稱關係(若
a
<
b
{\displaystyle a<b}
則
b
≮
a
{\displaystyle b\not <a}
),若將集合從實數限縮至整數,該關係同樣是非對稱的;求該關係的逆關係「
>
{\displaystyle >}
」,該逆關係同樣是非對稱的。
一個遞移關係 為非對稱的,若且唯若該關係為非自反 的[ 3] :若存在
a
R
b
{\displaystyle aRb}
且
b
R
a
{\displaystyle bRa}
使得該關係不是非對稱,則由遞移性可得到
a
R
a
{\displaystyle aRa}
,使得該關係同樣不是非自反關係。
一個關係為遞移性的且非對稱的,若且唯若該關係為嚴格偏序 的。
一個非對稱關係不一定是全關係 。例如,由「嚴格子集」定義的關係是非對稱關係(若
A
⊂
B
{\displaystyle A\subset B}
則
B
⊄
A
{\displaystyle B\not \subset A}
),但不是全關係(
{
1
,
2
}
⊄
{
3
,
4
}
{\displaystyle \{1,2\}\not \subset \{3,4\}}
又
{
3
,
4
}
⊄
{
1
,
2
}
{\displaystyle \{3,4\}\not \subset \{1,2\}}
)。
參見
參考資料
^ Gries, David; Schneider, Fred B., A Logical Approach to Discrete Math, Springer-Verlag: 273 , 1993 .
^ Nievergelt, Yves, Foundations of Logic and Mathematics: Applications to Computer Science and Cryptography, Springer-Verlag: 158 , 2002 .
^ Flaška, V.; Ježek, J.; Kepka, T.; Kortelainen, J. Transitive Closures of Binary Relations I (PDF) . Prague: School of Mathematics - Physics Charles University. 2007: 1 [2013-08-20 ] . (原始內容 (PDF) 存檔於2013-11-02). Lemma 1.1 (iv). Note that this source refers to asymmetric relations as "strictly antisymmetric".