Eclats de vers : Matemat : Relations

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Table des matières

\( \newenvironment{Eqts} { \begin{equation*} \begin{gathered} } { \end{gathered} \end{equation*} } \newenvironment{Matrix} {\left[ \begin{array}} {\end{array} \right]} \)

\label{chap:relations}

1. Dépendances

  • Chapitre \ref{chap:ensembles} : Les ensembles
  • Chapitre \ref{chap:produitCartesien} : Produit cartésien

2. Définition

Une relation \(R\) est un ensemble de couples \((x,y) \in A \times B\) reliant des éléments de \(A\) à des élements de \(B\). On note \(\relation(A,B)\) l'ensemble des relations sur \(A,B\) :

\[\relation(A,B) = \{ R : R \subseteq A \times B \}\]

On dit que \(x \in A\) est en relation \(R\) avec \(y \in B\) si \((x,y) \in R\). On le note aussi :

\[x \ R \ y\]

3. Relation inverse

A toute relation \(R\), on associe une relation inverse \(R^{-1}\) en intervertissant \(x\) et \(y\) :

\[R^{-1} = \{ (y,x) \in B \times A : (x,y) \in R \}\]

4. Relation identité

La relation identité \(\identite \subseteq X \times X\) est définie par :

\[\identite = \{ (x,x) : x \in X \}\]

Elle vérifie la propriété :

\[\identite^{-1} = \identite\]

4.1. Egalité

Si \(x = y\), on a \((x,y) \in \identite\) et inversément. L'égalité correspond donc à la relation identité.

5. Image

L'image de \(x \in A\) par \(R\) est l'ensemble des éléments de \(B\) en relation avec \(x\) :

\[R(x) = \{ y \in B : (x,y) \in R \}\]

On généralise la notion d'image aux sous-ensembles \(X \subseteq A\) :

\[R(X) = \{ y \in B : x \in X, \ (x,y) \in R \}\]

6. Image inverse

L'image inverse de \(y \in B\) est l'ensemble des éléments de \(A\) en relation avec \(y\) :

\[R^{-1}(y) = \{ x \in A : (x,y) \in R \}\]

On généralise la notion d'image inverse aux sous-ensembles \(Y \subseteq B\) :

\[R^{-1}(Y) = \{ x \in A : y \in Y, \ (x,y) \in R \}\]

7. Image

Lorsqu'on ne précise pas l'ensemble, l'image de \(R\) est simplement l'image de \(A\) :

\[\image R = R(A)\]

8. Domaine

Le domaine de \(R\) est un cas particulier d'image inverse :

\[\domaine R = R^{-1}(B) = \{ x \in A : y \in B, \ (x,y) \in R \}\]

9. Composée

A partir d'une relation \(R\) reliant \(A\) à \(B\) et d'une relation \(S\) reliant \(B\) à \(C\), on peut construire une relation composée \(S \circ R\) (lire \(S\) après \(R\)) reliant \(A\) a \(C\). Pour que le couple \((x,z)\) appartienne à \(S \circ R\), on doit pouvoir trouver un élément intermédiaire \(y \in B\) tel que \((x,y) \in R\) et \((y,z)\in S\). Ce \(y\) doit donc appartenir simultanément à \(R(x)\) et à \(S^{-1}(z)\). On a par conséquent :

\[S \circ R = \{ (x,z) \in A \times C : R(x) \cap S^{-1}(z) \ne \emptyset \}\]

ou encore :

\[S \circ R = \{ (x,z) \in A \times C : \exists y \in B : (x,y) \in R, \ (y,z) \in S \}\]

10. Puissance

Soit une relation \(R \in \relation(A,A)\). On définit la puissance par :

\[ R^0 = \identite \]

\[ R^n = R \circ R^{n-1} \]

On a donc en particulier \(R^1 = R\) et :

\[R^n = R \circ ... \circ R\]

Auteur: chimay

Created: 2025-11-30 dim 13:46

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