Zasada abstrakcji

Zasada abstrakcji[1][2], zasada identyfikacji elementów równoważnych[2]twierdzenie matematyczne mówiące, że dowolnemu rozbiciu zbioru odpowiada pewna relacja równoważności, a każda relacja równoważności ustanawia pewne rozbicie zbioru[1].

Twierdzenie

Jeśli jest niepustym zbiorem i jest relacją równoważności w tym zbiorze, to rodzina podzbiorów określona następująco

jest rozbiciem zbioru [3], czyli ustala podział zbioru na niepuste i rozłączne podzbiory[2].

Zbiory należące do rodziny nazywane są klasami abstrakcji relacji [2].

Dowód[2]

Ponieważ relacja równoważności jest zwrotna, dla każdego zachodzi Stąd każdy element zbioru należy do pewnego zbioru z rodziny i żaden z tych zbiorów nie jest pusty. Ponadto, jeśli pewne dwa zbiory i nie są rozłączne, to istnieje które spełnia Wtedy z przechodniości relacji wynika, że czyli dla każdego takiego, że zachodzi również (z przechodniości). Wobec tego Analogicznie można wykazać, że zatem

Twierdzenie odwrotne

Jeśli jest zbiorem niepustym i jest jego rozbiciem, to relacja określona w zbiorze wzorem

jest relacją równoważności[4].

Dowód

Jeśli to ponieważ to dla pewnego a stąd wynika, że

Jeśli to Wynika to z oczywistej implikacji:

Niech Istnieją dla których Jednak w tym wypadku ponieważ skąd a więc [5].

Zastosowania

Z zasady abstrakcji często korzysta się w matematyce wtedy, gdy występuje potrzeba zdefiniowania nowych typów obiektów[2].

Konstrukcja liczb całkowitych[2]

W zbiorze można wprowadzić taką relację równoważności że

.

Łatwo sprawdzić, że tak zdefiniowana relacja jest zwrotna i symetryczna. Ponadto jest ona przechodnia, ponieważ z równości

wynika co daje czyli

Na mocy zasady abstrakcji relacja dzieli zbiór na niepuste i rozłączne zbiory nazywane klasami abstrakcji. Zbiór liczb całkowitych można zdefiniować jako zbiór tych właśnie klas abstrakcji. Klasa abstrakcji, do której należą , , etc. wyznacza liczbę całkowitą Klasy, do których należą pary dla i wyznaczają liczby ujemne

Na tak określonych klasach abstrakcji określa się działania

i dowodzi się, że ich wyniki nie zależą od wyboru reprezentantów klas abstrakcji oraz, że tak określone działania mają odpowiednie własności.

Przypisy

  1. 1 2 Wojciech Guzicki, Piotr Zakrzewski: Wykłady ze wstępu do matematyki. Wprowadzenie do teorii mnogości., Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Helena Rasiowa, Wstęp do matematyki współczesnej, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1984, s. 86-90, ISBN 978-83-01-01373-8 (pol.).
  3. Bolesław Gleichgewicht, Algebra, Oficyna Wydawnicza GiS, Wrocław 2004, ISBN 978-83-89020-35-2; s. 271.
  4. Bolesław Gleichgewicht, Algebra, Oficyna Wydawnicza GiS, Wrocław 2004, ISBN 978-83-89020-35-2; s. 270.
  5. Bolesław Gleichgewicht, Algebra, Oficyna Wydawnicza GiS, Wrocław 2004, ISBN 978-83-89020-35-2; s. 270-271 – Dowód.