Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda smartmouse » 08/02/2012, 12:29

Salve, per favore mi aiutate a capire come si svolgono esercizi del genere? Questo che segue è un esempio di traccia:

Si consideri la relazione R sull'insieme Z dei numeri interi relativi de finita,
per ogni \(x, y \in Z\), da

\(xRy\) se e solo se esiste \(k \in Z\) tale che \(x = y + 9k\)

Dimostrare che R è una relazione d'equivalenza. Determinare
i) \([0]_R = \)
ii) \([1]_R = \)
iii) \([10]_R = \)
iv) \([81]_R = \)

Stabilire, infi ne, se è compatibile con l'addizione e con la moltiplicazione in Z.


Io sono arrivato solo a dimostrare che R è una relazione d'equivalenza (non che l'abbia proprio capito ma guardando un altro esercizio svolto!) in questo modo:

Innanzitutto una relazione è d'equivalenza quando è riflessiva, simmetrice e transitiva. Dunque:

Riflessiva
\(xRy \Leftrightarrow x \in Z\)
\(x \in Z \Leftrightarrow \exists k = 0 : x = x + 9 \cdot 0\)

Simmetrica
\(xRy, yRx\)
\(xRy \Leftrightarrow \exists k \in Z : x = y + 9k \Rightarrow -y = -x + 9k \Rightarrow y = x - 9k\)
\(yRx \Leftrightarrow \exists k \in Z : y = x + 9k \Rightarrow -x = -y + 9k \Rightarrow x = y - 9k\)

Transitiva
\(xRy, yRz \Rightarrow xRz\)
\(xRy \Leftrightarrow \exists k \in Z : x = y + 9k\)
\(yRz \Leftrightarrow \exists h \in Z : y = z + 9h\)
\(x = y + 9k \Rightarrow x = z + 9h + 9k \Rightarrow x = z + 9(k + h)\)


Fin qui è giusto?
Se si, come si procede con l'esercizio? Come di determinano le classi di equivalenza sopra citate? Come si dimostra la compatibilità con l'addizione e con il prodotto?

Vi ringrazio in anticipo!
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda GundamRX91 » 08/02/2012, 13:10

In pratica, se non sbaglio, quella relazione di equivalenza "descrive" l'anello delle classi dei resti modulo \( \displaystyle {9} \).
Una classe di equivalenza quindi è definita come \( \displaystyle {\left[{a}\right]}_{{9}}\:={a}+{9}\mathbb{Z}={\left\lbrace{a}+{9}{k}{\mid}{k}\in\mathbb{Z}\right.} \).
A questo punto \( \displaystyle {\left[{0}\right]}_{{9}}={\left\lbrace{0}+{9}{k}{\mid}{k}\in\mathbb{Z}\right\rbrace}={\left\lbrace{0},{9},-{9},{18},-{18},\ldots\right\rbrace} \)
\( \displaystyle {\left[{1}\right]}_{{9}}={\left\lbrace{1}+{9}{k}{\mid}{k}\in\mathbb{Z}\right\rbrace}={\left\lbrace{1},{10},-{8},{19},-{17},\ldots.\right\rbrace} \)
\( \displaystyle {\left[{10}\right]}_{{9}}={\left[{1}\right]}_{{9}} \)
\( \displaystyle {\left[{81}\right]}_{{9}}={\left[{0}\right]}_{{9}} \)

Riguardo la compatibilità con l'operazione di somma e prodotto devi verificare che \( \displaystyle {\left[{a}\right]}\cdot{\left[{b}\right]}\in\mathbb{Z}_{{9}},{\left[{a}\right]}_{{9}}+{\left[{b}\right]}_{{9}}\in\mathbb{Z}_{{9}},\forall{\left[{a}\right]},{\left[{b}\right]}\in\mathbb{Z}_{{9}} \)
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda smartmouse » 08/02/2012, 15:06

Sebbene io non abbia capito il primo rigo della tua risposta, ti ringrazio per aver svolto gli esempi, che invece ho capito.
Sei stato molto chiaro, grazie mille.

Per quanto riguarda invece la compatibilità, non ho capito il 9 come pedice a Z e in generale non saprei come verificare la compatibilità... puoi aiutarmi anche in questo?

Grazie ancora.


PS: la prima parte dell'esercizio da me svolta nel primo post è tutta corretta?
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda GundamRX91 » 08/02/2012, 15:23

La prima parte mi sembra corretta.
Il \( \displaystyle {9} \) a pedice sta ad indicare che è una classe di equivalenza modulo \( \displaystyle {9} \) e tutte le classi di equivalenza modulo \( \displaystyle {9} \) definiscono un insieme, l'insieme delle classi dei resti modulo \( \displaystyle {9} \) : \( \displaystyle \mathbb{Z}_{{9}}={\left\lbrace{\left[{0}\right]}{\left[{1}\right]}{\left[{2}\right]}{\left[{3}\right]}{\left[{4}\right]}{\left[{5}\right]}{\left[{6}\right]}{\left[{7}\right]}{\left[{8}\right]}\right\rbrace} \).

Relativamente alla verifica della compatibilità di somma e prodotto, conosci la struttura algebrica di anello/campo?
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda smartmouse » 08/02/2012, 15:36

GundamRX91 ha scritto:Relativamente alla verifica della compatibilità di somma e prodotto, conosci la struttura algebrica di anello/campo?


No :(
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda GundamRX91 » 08/02/2012, 16:00

Non so molto sull'argomento, comunque provo a darti qualche indicazione.
Un'anello è una struttura algebrica definita da un insieme e da due operazioni binarie "associate" all'insieme; ad esempio:

\( \displaystyle {\left({A},+,\cdot\right)} \) dove \( \displaystyle {A} \) è l'insieme di supporto e \( \displaystyle + \) e \( \displaystyle \cdot \) sono due operazioni binarie.

Un anello è tale quando soddisfa le seguenti proprietà:

per il gruppo \( \displaystyle {\left({A},+\right)} \) è verificata la proprietà associativa: \( \displaystyle \forall{a},{b},{c}\in{A},{a}+{\left({b}+{c}\right)}={\left({a}+{b}\right)}+{c} \)
la proprietà commutativa: \( \displaystyle \forall{a},{b}\in{A},{a}+{b}={b}+{a} \)
esistenza dell'elemento neutro: \( \displaystyle {e}\in{A}{\mid}{a}+{e}={e}+{a}={a},\forall{a}\in{A} \)
esistenza dell'elemento opposto: \( \displaystyle \forall{a}\in{a}\exists-{a}\in{A}{\mid}{a}+{\left(-{a}\right)}{\left(-{a}\right)}+{a}={e} \)

per il gruppo \( \displaystyle {\left({A},\cdot\right)} \) è verificata la proprietà associativa: \( \displaystyle \forall{a},{b},{c}\in{A},{a}\cdot{\left({b}\cdot{c}\right)}={\left({a}\cdot{b}\right)}\cdot{c} \)
esistenza dell'elemento neutro: \( \displaystyle {e}\in{A}{\mid}{a}\cdot{e}={e}\cdot{a}={e} \)

inoltre è verificata la proprietà distributiva di \( \displaystyle \cdot \) rispetto \( \displaystyle + \): \( \displaystyle \forall{a},{b},{c}\in{A},{a}\cdot{\left({b}+{c}\right)}={a}\cdot{b}+{a}\cdot{c} \)

Se poi hai che per il gruppo \( \displaystyle {\left({A},\cdot\right)} \) è verificata la proprietà commutativa e l'esistenza dell'elemento inverso per ogni elemento non nullo dell'insieme \( \displaystyle {A} \), allora hai un campo.

Per verificare se la tua relazione di equivalenza è compatibile con le operazioni di somma è prodotto, devi verificare che le due operazioni binaria "appartengano" all'insieme di definizione; esempio: sia \( \displaystyle \mathbb{Z} \) l'insieme dei numeri interi e siano \( \displaystyle {a},{b}\in\mathbb{Z} \), allora \( \displaystyle {a}+{b}={b}+{a}\in\mathbb{Z} \) cioè l'operazione di somma da come risultato un intero che appartiene sempre a \( \displaystyle \mathbb{Z} \).

Spero di non aver scritto troppe fesserie, per cui ti consiglio di prenderti comunque qualche dispensa/libro per verificare da te quanto scritto, ok.
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda smartmouse » 08/02/2012, 18:27

Beh, se hai detto il vero, per me sei stato davvero molto esauriente.
Però non capisco nel mio caso xRy con x = y+9k come dimostrare la compatibilità con la somma e con il prodotto.

Come procedo?

PS: Se ho capito bene, in poche parole, un campo è un anello con in più 2 proprietà?
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda GundamRX91 » 08/02/2012, 21:30

Allora per la somma procedi in questo modo:

\( \displaystyle \forall{\left[{a}\right]},{\left[{b}\right]}\in\mathbb{Z}_{{9}}{\mid}{\left[{a}\right]}+{\left[{b}\right]}={\left[{b}\right]}+{\left[{a}\right]}\in\mathbb{Z}_{{9}} \),

\( \displaystyle {\left({a}+{9}{k}\right)}+{\left({b}+{9}{h}\right)}={\left({a}+{b}\right)}+{9}{\left({k}+{h}\right)}={\left({b}+{a}\right)}+{9}{\left({h}+{k}\right)}\in\mathbb{Z}_{{9}} \)

in quanto soddisfa ancora la relazione di equivalenza: posto \( \displaystyle {a}+{b}={c} \) e \( \displaystyle {k}+{h}={t} \), hai \( \displaystyle {c}+{9}{t} \) che appartiene sempre a \( \displaystyle \mathbb{Z}_{{9}} \).
Prova ad effettuare qualche somma con le classi dei resti di \( \displaystyle \mathbb{Z}_{{9}} \) e poi prova a verificare la moltiplicazione.

Un campo è tale quando è anche un anello commutativo unitario che ammette inverso moltiplicativo per ogni elemento non nullo dell'insieme di supporto: in pratica hai che il gruppo moltiplicativo \( \displaystyle {\left({A},\cdot\right)} \) rispetta la proprietà associativa, commutativa, ha l'elemento neutro e l'elemento inverso.
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda smartmouse » 09/02/2012, 01:11

GundamRX91 ha scritto:Un campo è tale quando è anche un anello commutativo unitario che ammette inverso moltiplicativo per ogni elemento non nullo dell'insieme di supporto: in pratica hai che il gruppo moltiplicativo \( \displaystyle {\left({A},\cdot\right)} \) rispetta la proprietà associativa, commutativa, ha l'elemento neutro e l'elemento inverso.

Tutto chiaro.

GundamRX91 ha scritto:Prova ad effettuare qualche somma con le classi dei resti di \( \displaystyle \mathbb{Z}_{{9}} \)

Cioè? Come si fa?

GundamRX91 ha scritto:poi prova a verificare la moltiplicazione.

Non so farlo. Ho visto qualche esercizio precedente ma sono senza il parametro k... non ci arrivo... ti prego fai anche questa parte... grazie!
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Re: Relazioni d'equivalenza, classi e compatibilità

Messaggioda GundamRX91 » 09/02/2012, 08:07

smartmouse ha scritto:
GundamRX91 ha scritto:Un campo è tale quando è anche un anello commutativo unitario che ammette inverso moltiplicativo per ogni elemento non nullo dell'insieme di supporto: in pratica hai che il gruppo moltiplicativo \( \displaystyle {\left({A},\cdot\right)} \) rispetta la proprietà associativa, commutativa, ha l'elemento neutro e l'elemento inverso.

Tutto chiaro.

GundamRX91 ha scritto:Prova ad effettuare qualche somma con le classi dei resti di \( \displaystyle \mathbb{Z}_{{9}} \)

Cioè? Come si fa?

GundamRX91 ha scritto:poi prova a verificare la moltiplicazione.

Non so farlo. Ho visto qualche esercizio precedente ma sono senza il parametro k... non ci arrivo... ti prego fai anche questa parte... grazie!


Fai un piccolo sforzo e prova ad applicare le definizioni che ti ho scritto, altrimenti è inutile....

\( \displaystyle {\left[{3}\right]}_{{9}}+{\left[{4}\right]}_{{9}}= \) ????
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