1.5 RELACIONES DE EQUIVALENCIA

Definición:
Una partición de un conjunto es una colección de subconjuntos disjuntos no vacios de que tienen a como su unión, en otras palabras, la colección de subconjuntos Ai, i I (donde I es un índice del conjunto) forma una partición si y solo si:

cuando i j y

También se suele decir que estos subconjuntos son llamados bloques de la  partición ={A1, A2, ... , Ak}

Ejemplo:
Sea ={a, b, c, d, … , z} y sean

W1 = {a, e, i, o, u}
W2 = {w, c}
W3 = {b, f, g, h, j, k, l}
W4 = {m, n, ñ, p, q}
W5 = {r, s, t, v}
W6 = {x, y}
W7 = {d, z}

= W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 o bien

={{a, e, i, o, u}, {w, c}, {b, f, g, h, j, k, l}, {m, n, ñ, p, q}, {r, s, t, v}, {x, y}, {d, z}}

Ejemplo:
Si ={a,b,c,d,e,f,g} entonces {{a},{b,c,d},{e,f},{g}} es una partición de y también se puede representar como , en dondese coloca una barra sobre los elementos del mismo bloque.

TEOREMA 1:
Sea S una partición sobre un conjunto X. Decimos que x y si para algún A en x, y A. Entonces es reflexiva, simétrica y transitiva.

Ejemplo:
Sea X = {1, 2, 3, 4, 5, 6} y sea ={{1, 3, 5},{2, 6},{4}} una partición de X. La relación definida por el teorema anterior es:

={(1 ,1), (1, 3), (1, 5), (3, 1), (3, 3), (3, 5), (5, 1), (5, 3), (5, 5), (2, 2), (2, 6), (6, 2), (6, 6), (4, 4)}

Definición:
Una relación que es reflexiva, simétrica y transitiva, sobre un conjunto X, se conoce como una relación de equivalencia sobre X.

Ejemplos:
Sea X = {1, 2, 3, 4, 5, 6} y sea ={{1, 3, 5},{2, 6},{4}} una partición de X. La relación definida por el teorema 1 es:

={(1 ,1), (1, 3), (1, 5), (3, 1), (3, 3), (3, 5), (5, 1), (5, 3), (5, 5), (2, 2), (2, 6), (6, 2), (6, 6), (4, 4)}

la cual, por la defición anterior es una relación de equivalencia. Si se representa por medio de digrafos tenemos que:

es reflexiva puesto que (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5)
es simétrica ya que siempre que si (x, y) también (y, x)
es transistiva puesto que siempre que si si (x, y) y (y, z) también (x, z)

y como es relfexiva, simétrica y transitiva, entonces es una relación de equivalencia sobre X.

Ahora sea = {(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4) , (2, 2), (2, 3), (2, 4) , (3, 3), (3, 4), (4, 4)}, y sea X= {1, 2, 3, 4}

.es reflexiva ya que (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4)
no es simetrica ya que (2, 1), (3, 1), (4, 1), (3, 2), (4, 3), (4, 2)
es transistiva puesto que siempre que si si (x, y) y (y, z) también (x, z)

por lo que como no es simétrica, por lo tanto no es una relación de equivalencia.

Definición:
Sea una relación de equivalencia sobre un conjunto A. El conjunto de todos los elementos que están relacionados a un conjunto de A es llamado clase de equivalencia de A y se denota por [a], en otras palabras:

[a] = {x A | x a}

además se tiene ={[a] | a A} es una partición de A

Ejemplos:
Sea A={1,2,3,4,5,6} y sea = {(1, 1), (1, 3), (1, 5), (3, 1), (3, 3), (3, 5),(5, 1), (5, 3), (5, 5), (2, 2), (2, 6), (6, 2), (6, 6), (4, 4)} una relación de equivalencia sobre A, entonces tenemos que:

[1] = {1, 3, 5}, [2] = {2, 6}, [3] = {1, 3, 5}, [4] = {4}, [5] = {1, 3, 5} y [6] = {2 ,6}; donde se observa que

[1] = [3] = [5] = {1,3,5}, [2] = [6] = {2, 6}y [4]={4},

Ademas = {{1, 3, 5}, {2, 6}, {4}} es una partición de A

Sea A={1, 2, 3, 4} y sea ={(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (3,3), (3, 4), (4, 3), (4, 4)}una relación de equivalencia sobre A, donde se tiene que

[1] = {1, 2}, [2] = {1, 2}, [3] = {3, 4} y [4]={3, 4}, por lo que

[1] = [2] = {1, 2} y [3] = [4] = {3, 4}

donde ={{1,2},{3,4}} es una partición de A.

De los ejemplos anteriores se concluye que:

a) Si a b entonces [a] = [b]

b) Si [a] = [b] entonces [a] [b]

c) Si [a] [b] entonces a b

En resumen dos clases de equivalencia de dos elementos de A son identicas o disjuntas.