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문제 8 · 동치 관계의 세 가지 성질 ​

문제 8 [2점]

동치 관계equivalence relation가 가지는 3가지 성질을 서술(1점)하고, 예시를 서술(1점)하시오.

풀이 및 해설

세 가지 성질

집합 S 위의 관계 ∼ 가 다음 세 성질을 모두 만족하면 동치 관계라 한다.

  1. 반사성reflexive: 모든 a∈S 에 대해 a∼a.
  2. 대칭성symmetric: a∼b 이면 b∼a.
  3. 추이성transitive: a∼b 이고 b∼c 이면 a∼c.
동치 관계⟺반사성∧대칭성∧추이성

예시

  • 상등(등호) 관계 a=b: 자기 자신과 같고(a=a), 대칭이며(a=b⇒b=a), 추이적(a=b,b=c⇒a=c)이다.
  • 법 n 합동 a≡b(modn) (a−b 가 n의 배수): 예컨대 n=3 이면 {…,−3,0,3,6,…}, {…,1,4,7,…}, {…,2,5,8,…} 세 개의 동치 클래스로 정수 전체를 분할한다.
  • 그 밖에 "같은 학과에 속함", "같은 나머지를 가짐" 등도 세 성질을 만족하는 동치 관계다.

동치 관계는 항상 집합을 서로소인 동치 클래스들로 분할(partition) 한다는 점이 핵심이다.

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