順序集合

順序集合は、集合の要素同士を比較できるようにした数学的構造です。自然数の大小関係から、集合の包含関係、実数の順序、線形代数学や位相空間論で登場する様々な構造まで、多くの数学は順序の概念の上に成り立っています。

学習内容

半順序

反射律、反対称律、推移律を満たす二項関係を半順序と呼びます。

半順序(半順序集合)の定義と具体例

反射律、反対称律、推移律を満たす二項関係を半順序や順序などと呼びます。また、半順序のもとで2つの要素が関係を持つとき、一方の要素は他方の要素以下であると言います。半順序を定義した上で、半順序の具体例を提示します。

狭義半順序(狭義半順序集合)の定義と具体例

非対称律と推移律を満たす二項関係を狭義半順序や狭義順序などと呼びます。また、狭義半順序のもとで2つの要素が関係を持つとき、一方の要素は他方の要素より小さいと言います。狭義半順序を定義した上で、狭義半順序の具体例を提示します。

半順序と狭義半順序の関係

半順序から狭義半順序を生成する方法や、逆に、狭義半順序から半順序を生成する方法を解説するとともに、両者の間に成立する関係を紹介します。

全順序

反射律、反対称律、推移律、完備律を満たす二項関係を半順序と呼びます。

順序部分集合

順序集合の部分集合を順序部分集合と呼びます。

順序部分集合

順序集合A上に定義されている順序のもとで、Aの非空な部分集合Xが順序集合になっている場合、XをAの順序部分集合と呼びます。

順序部分集合の最大元・最小元

非空な順序部分集合のある要素が、他の任意の要素以上である場合、それを最大元と呼びます。また、非空な順序部分集合のある要素が、他の任意の要素以下である場合、それを最小元と呼びます。

順序部分集合の極大元・極小元

非空な順序部分集合のある要素よりも大きい要素がその集合の中に存在しない場合、その要素を極大元と呼びます。また、非空な順序部分集合のある要素よりも小さい要素がその集合の中に存在しない場合、その要素を極小元と呼びます。

順序部分集合の上界・下界

非空な順序部分集合の任意の要素以上の要素が順序集合上に存在する場合、その要素を上界と呼びます。また、非空な順序部分集合の任意の要素以下の要素が順序集合上に存在する場合、その要素を下界と呼びます。

順序部分集合の上限・下限

非空な順序部分集合が上に有界であるとともに、上界からなる集合が最小元を持つ場合、それを上限と呼びます。また、非空な順序部分集合が下に有界であるとともに、下界からなる集合が最大元を持つ場合、それを下限と呼びます。

整列集合

全順序集合のすべての非空な部分集合が最小元を持つ場合、そのような全順序集合を整列集合と呼びます。

ツォルンの補題

ツォルンの補題について解説します。

確認テスト

順序集合に関する確認テストです。

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