Отношение порядка
Отноше́ние поря́дка, бинарное отношение на множестве, обладающее свойствами рефлексивности, антисимметричности и транзитивности. Более подробно, бинарное отношение на множестве называется отношением порядка, или просто порядком на , если оно обладает свойствами:
(O1) для всех (рефлексивность);
(O2) если и , то (антисимметричность);
(O3) если и , то (транзитивность).
(Запись обычно читается как « меньше или равно » или « больше или равно ».)
Множество , на котором задано отношение порядка , называется упорядоченным множеством (также говорят, что отношение упорядочивает множество ). Два элемента упорядоченного множества называются сравнимыми, если имеет место хотя бы одно из соотношений или , и несравнимыми в противном случае. Порядок на множестве называется линейным, если любые два его элемента сравнимы; множество с линейным порядком называется линейно упорядоченным множеством или цепью. Очень часто отношение порядка называют также отношением частичного порядка (а упорядоченное множество – частично упорядоченным множеством), подчеркивая этим то, что сравнимость любых двух элементов относительно этого порядка не требуется.
Э. Марчевский (Шпильрайн) доказал (Szpilrajn. 1930), что любой порядок на множестве может быть расширен до линейного (доказательство основано на лемме Цорна), при этом данный порядок является пересечением всех содержащих его линейных порядков.
Бинарное отношение на множестве называется отношением строгого порядка, если оно обладает свойствами:
(S1) не имеет места ни для какого (антирефлексивность);
(S2) если и , то (транзитивность).
Из этих свойств следует, что если , то не имеет места. Каждому отношению порядка на множестве можно поставить в соответствие отношение строгого порядка следующим правилом: , если и , и наоборот, каждому отношению строгого порядка соответствует отношение порядка, заданное правилом: , если или . Эти правила устанавливают взаимно однозначное соответствие между всеми отношениями порядка и всеми отношениями строгого порядка на множестве . Запись обычно читается как « меньше » или « больше » (иногда также « строго меньше » или « строго больше »).
Рефлексивное и транзитивное отношение на множестве называется отношением предпорядка или просто предпорядком; множество с заданным предпорядком называется предупорядоченным. Любой порядок является предпорядком; пример предпорядка , не являющегося порядком, представляет отношение делимости на множестве целых чисел: для целых полагаем , если делит (т. е. для некоторого целого ). Тогда, например, и , но . Отношение на множестве , заданное правилом: для любых , является предпорядком на множестве и при этом не является порядком, если состоит более чем из одного элемента.
Если задано отношение предпорядка на множестве , то бинарное отношение , определяемое правилом: , если и , является отношением эквивалентности на ; при этом на множестве классов эквивалентности корректно определено отношение порядка: , если .