- •5. Этапы системного анализа в приложениях логистики.
- •6. Модели и схемы выбора и принятия решений в условиях неопределенности.
- •8. Экспертные методы в системном анализе.
- •9.Информационные аспекты исследования систем, измерения, шкалирование.
- •1. Понятие системы. Свойства и закономерности функционирования систем
- •1. Системный подход как инструментарий теории систем. Общие понятия теории систем и системного анализа.
- •1.1. Понятие системы. Свойства и закономерности функционирования систем.
- •1.2. Формализованное представление системы и операции.
- •1.3. Основные типы и структуризация систем.
- •1.4. Основные аспекты системного подхода.
- •2.Сущность и принципы системного подхода.
- •2.1. Основные принципы системного подхода.
- •2.2. Оценивание эффективности и качества.
- •2.3. Показатели и критерии эффективности функционирования систем.
- •2.4. Оценка сложных систем на основе теории полезности.
- •3. Системное исследование как процесс принятия решений при проектировании систем логистики.
- •3.1. Основные этапы системного исследования.
- •3.2. Формулирование проблемы и декомпозиция системы.
- •3.2. Системный анализ
- •Фактор воздействия
- •Цель операции (задача, поставленная перед системой)
- •Единица логистического учета
- •3.4. Моделирование, синтез, системное проектирование.
- •4.Показатель эфективности
- •6.Процедура сравнения альтернативных
- •5.Оценка затрат
- •3.5. Формирование предложений для лпр.
- •4. Системно-операционный подход в проектировании
- •4.1. Формирование модели, постановка и решения
- •4.2. Особенности формирование модели при проектировании сложных логистических систем (слс).
- •4.3. Многокритериальность, приоритеты и компромиссы. Формализация понятия лучшего выбора.
- •4.4. Принципы построения эталонной модели открытых систем.
- •4.5. Эталонная модель и иерархическая структуризация транспортных услуг.
- •5. Этапы системного анализа в приложениях логистики.
- •5.1. Системный анализа в приложениях логистики.
- •5.2. Микрологистическая система автотранспортного предприятия (атп).
- •5.3. Системный анализ, как методология исследования и улучшения функционирования микрологистических систем.
- •6. Модели и схемы выбора и принятия решений в условиях неопределенности.
- •6.1.Типовая модель применения системы в условиях неопределенности.
- •6.2. Формализация неопределенности
- •6.3.Оценка сложных систем в условиях риска на основе функции полезности
- •6.4. Классические, производные и составные критерии выбора решений в условиях неопределенности.
- •7. Эвристические методы поиска альтернатив в системном анализе.
- •7.1. Классификация методов поиска альтернатив.
- •7.2. Метод «мозгового штурма» (прямая и массовая «мозговая атака).
- •7.3. Метод эвристических вопросов, метод многомерных матриц .
- •7.4. Метод свободных ассоциаций, метод инверсии, метод эмпатии (личной аналогии).
- •7.5. Метод совещаний", суда, синектики, метод организованных стратегий и сценариев.
- •8. Экспертные методы в системном анализе.
- •8.1. Место и роль экспертных методов в системных иссследованиях.
- •8.2.Классический метод экспертных оценок Дельфи.
- •8.3.Процедуры экспертных оценок (простое ранжирование, последовательное, парное и множественое сравнивание).
- •8.4.Процедуры экспертных оценок (непосредственная оценка, метод последовательного сравнения Черчмена-Акоффа, метод вероятностных смесей Неймана-Моргенштерна).
- •8.5. Процедуры экспертных оценок (структуризация принятия решений, деловая игра, метод аналитической иерархии).
- •Раздел 6 включается в описание игры, если формализация модели позволяет лучше понять суть игры, или если в дальнейшем предполагается провести анализ формальной модели.
- •Раздел 7 может отсутствовать, если известными математическими средствами провести анализ модели или невозможно или слишком громоздко.
- •9.Информационные аспекты исследования систем, измерения, шкалирование.
- •9.1. Измерения: построение индексов, шкалирование.
- •Другие варианты формализации результатов, полученных экспертными методами
- •9.2. Причинно-следственная диаграмма Ишикавы.
- •9.3. Метод дерева целей, решений.
- •Основные определения
- •9.4. Морфологические методы.
- •Метод решающих матриц
- •9.5. Анализ Парето и другие законы кластеризации.
- •Экономическая модель «стоимость — эффективность» Парето рассмотрена ранее.
- •Приложения.
- •Формализация методологического подхода
- •Формализация методологического подхода
- •Основные аспекты системного подхода.
- •Воздействия
- •Пример использования метода аналитической иерархии (маи) при решении задач практической социологии.
- •Пример использования метода аналитической иерархии (маи) при решении задач практической социологии.
Объект
Воздействия
Средство
Подсистема
Система
Надсистема
Рис.2. Отношения между системой, надсистемой и подсистемой.
Важное значение в рамках системно-компонентного аспекта имеет позиция исследователя (субъекта), который определяет масштаб объекта, именуемого на номинальном уровне, как система (см. рис.2), окружающими компонентами являются:
Система (N)S (номинальная, N - уровня) - любой объект, которым заинтересовался исследователь (субъект).
Подсистемой (N-1)S называют систему (N-1) уровня, которая является правильной частью (элементом) номинальной системы.
Надсистемой (N+1)S является система (N+1) уровня, по отношению к которой номинальная система является подсистемой.
Исследователь (субъект) - подсистема социальной системы, которая обладает свойством сознательной, целенаправленной, свободной, ценностно-избирательной, деятельности [5].
Элемент системы ai – i-подсистема, которая субъективно (т.е. при конкретном рассмотрении исследователем) не имеет подсистем.
Номинальная система (N)S (N - уровня) – совокупность элементов ai нацеленных на выполнение поставленной задачи:
(N)S = (a1,…ai,…an)
Элемент системы ai обладает свойствами A, имеющими отличительные признаки и существенное значение, с точки зрения исследователя, для достижения поставленной перед системой цели.
Свойство, как характерная особенность объекта должна быть замечена и количественно оценена исследователем.
Исследователь (субъект) - подсистема социальной системы, которая обладает свойством сознательной, целенаправленной, свободной, ценностно-избирательной, деятельности [255].
Показатель свойства - определенная мера, устанавливаемая исследователем (субъектом) для оценки исследуемого свойства объекта. Свойство объекта является реальностью, а показатель - субъективной мерой этой реальности.
Исследователь (субъект) - подсистема социальной системы, которая обладает свойством сознательной, целенаправленной, свободной, ценностно-избирательной, деятельности [255,262].
Исследователь (субъект) - подсистема социальной системы, которая обладает свойством сознательной, целенаправленной, свободной, ценностно-избирательной, деятельности [255,262].
Показатель свойства - определенная мера, устанавливаемая исследователем (субъектом) для оценки исследуемого свойства объекта. Свойство объекта является реальностью, а показатель - субъективной мерой этой реальности.
Параметр (показатель свойства, характеристика) αi элемента системы ai - выражение свойства элемента через единицы измерения, принятые в определенной стандартной системе единиц (мер).
Формализованно свойства элементов системы [27, 141, 255] описываются как упорядоченные пары A = αi, A , где:
αi - имя (название) свойства (параметра),
A - множество различных возможных проявлений свойства (значений параметров) { 0αi, 1αi, …kαi.}
Элемент системы ai – i-подсистема, которая субъективно (т.е. при конкретном рассмотрении исследователем) не имеет подсистем.
Номинальная система (N)S (N - уровня) – совокупность элементов ai нацеленных на выполнение поставленной задачи:
(N)S = A = Α (a1,…ai,…an)
Элемент системы ai обладает свойствами A, имеющими отличительные признаки и существенное значение, с точки зрения исследователя, для достижения поставленной перед системой цели.
Среда (окружение) системы (N)Q - подсистема, совокупность элементов bj, которая является дополнением системы в (субъективно) выбранной надсистеме:
(N)Q = (b1,…bj,…bm)
Формализованно свойства элементов окружения системы [3] описываются как упорядоченные пары
B = βj, B , где:
βj - имя (название) свойства (параметра),
Β - множество различных возможных проявлений свойства (значений параметров окружения) { 1β1,…vβj,…hβm }
В рамках проектной эффективности при рассмотрении системы в условиях операции разработан типовой состав элементов системы и окружения [26]. Описание и адаптация типовых элементов к современных условия представлены в описании типовых схем операций.
Системно-структурный аспект предполагает изучение внутренних связей и взаимодействия элементов системы между собой в смысле структуры и в смысле отношений.
Структура - это внутренняя форма системы, определяющая способ взаимодействия составляющих систему компонентов. Она зависит от параметров элементов системы, связывает и преобразует их, придавая целостность системе, и обусловливает возникновение новых качеств, не присущих ни одному из элементов системы. Определение связей элементов системы и их изучение являются одним из центральных вопросов проектной эффективности, так как на этой основе определяются технические решения по системной увязке элементов [26].
Структурные свойства систем определяются характером, динамикой и устойчивостью взаимосвязей между элементами. Различают структуры [36]:
-детерминированные, характеризующиеся либо неизменными взаимосвязями, либо меняющимися по некоторому закону;
-стохастические (вероятностные), если взаимосвязи описываются законами теории вероятностей;
-хаотические, если взаимосвязи элементов непредсказуемы.
Используя формальное определение понятия отношения в терминах теории множеств, в общем случае, отношением между элементами ai и an будем называть подмножество R декартового произведения (A1×Ai×An), где Ai - базовое множество значений некоторого свойства uαi.
Общий вид формулы отношения R может быть следующим:
Имя_отношения (аргумент, …, аргумент)
Формальная запись бинарных отношений между эдементами имеет вид: (ai,an)R, aiRan, R(ai,an) или ai*an, где ai и an любые элементы, взятые их множества Α. Атрибутами отношения R являются [36]:
- свойство, по которому определяется отношение рассматриваемых объектов;
-размерность, или, другими словами, мера данного свойства, определяющая соответствующую единицу измерения;
-область значений, представляющая собой базовое множество данного свойства;
-имя отношения, которое является символическим ярлыком его сущности, как концентрированного выражения свойств отношения;
-время, к которому относится отношение (настоящее, прошедшее или будущее);
-формула, представляющая собой конструкцию из символов определенного языка, отражающую сущность отношения;
-местность, по количеству аргументов отношение может быть одноместным, двухместным и так далее, вообще говоря, n-местным;
Всякое отношение характеризует определенное состояние, или взаимодействие объектов.
В общем случае отношения описывают на некотором формализованном языке определенные связи между естественными или абстрактными объектами. В то же время сами отношения по определению являются формализованными символьными объектами (формулами), обладающими вполне определенными логическими свойствами.
Особое значение для исследования системных свойств имеет анализ структуры системы и ее устойчивости. Поскольку проектная эффективность связана непосредственно с этапом проектирования сложной системы, то актуальным явялется проблема науки и искусства проектирования.
В плоскости науки в проектировании развивается аппарат формализации, который достигает своей высшей точки в системном проектировании (оптимизации параметров сложной системы, исходя из оценки эффективности и затрат в рамках задачи математического программирования). Трудноформализуемой областью системного проектирования как раз является формализация и оптимизиция структуры сложной системы.
И эта область пересекается с творческим процессом – искусством проектирования. Именно взаимосвязи элементов сложной системы в случае удачи или успеха исследователя-творца наделяют систему признаками эмерджентности, без которых конгломерат технических, информационных и компонентов не становится элементами сложной системы.
При системном проектировании изменения параметров структуры не сразу и не автоматически следуют за изменениями проектных параметров элементов системы, а в определенных границах определенная структура остается постоянной, сохраняя тем самым систему в целом.
Существенное изменение количественных значений проектных параметров (изменений внутри системы) ведет к последующему изменению ее структуры. Структура меняется скачком по мере накопления количества в каждом из компонентов системы. Модернизация элементов системы, как правило, не меняет ее структуры. В то же время, глубокая модернизация всех элементов с появлением в некоторых из них новых возможностей может привести к целесообразности пересмотра структуры системы.
Системно-функциональный аспект предусматривает изучение действий (активностей) и функциональных зависимостей между элементами системы. На начальном этапе становления проектной эффективности методический подход не предполагал непосредственного описания всей совокупности действий в схеме операции в связи с их разнообразием и большим числом всевозможных элементов СТС, выполняющих эти действия. Было признано целесообразным выделять типовые составляющие, для каждой из которых разрабатывать типовые математические модели и на основе полученных моделей формировать модель операции. При этом индивидуальные особенности проектируемых элементов сложных систем учитывались конкретной последовательностью типовых действии, представляемых в схеме операции.
Дальнейшая формализация действий осуществлялась в рамках системно-коммуникативного аспекта вместе с формализацией противодействий.
Функции системы представлялись как интегрированный результат функционирования образующих систему компонентов. Функциональная зависимость имеет место между компонентами данной системы, между компонентами и системой в целом, между системой в целом и другой системой, в состав которой она входит.
В зависимости от характера взаимодействия с другими системами укрупненно функции систем в целом распределялись в порядке возрастания следующим образом:
1) пассивное существование (материал для других систем),
2) обслуживание систем более высокого порядка,
3) противостояние другим системам,
4) поглощение других систем,
5) преобразование других систем.
Функции компонентов по отношению к системе должны носить целесообразный характер и согласовываться во времени и пространстве, формируя систему как единое целое. Отношения иерархии при функциональном описании компонентов системы сводились обычно к функциям координации и субординации: координация - согласование функций компонентов системы по горизонтали, субординация - согласование функций компонентов по вертикали.
Субординация определяет подчиненность функций одних компонентов другим, указывает специфическое место и неодинаковое значение каждого из компонентов в осуществлении функций системы.
Системно-интегративный аспект предусматривает изучение системообразующих механизмов, присущих данной системе. Этот аспект характеризует факторы системности и свойства, обеспечивающие сохранение качественной специфики системы, ее функционирование и развитие. Здесь выясняются новые качества, присущие системе в целом и не присущие каждому компоненту в отдельности. Для технических систем это связано с выявлением новых дополнительных возможностей системы, получаемых за счет правильного объединения отдельных ее элементов.
Трудноформализуемый творческий аспект при выборе оптимальной структуры (например, конструктивно-компоновочной схемы для летательного аппарата) представляется в виде подмножества проектных параметров Aстр, описывающих творчески найденную структуру сложной системы:
Aстр.= {uαn+1,… uαn+k.}, где:
{uαn+1,… uαn+k.} - проектные параметры, описывающие структуру
Расширяющиеся возможности компьютерных технологий и разработки в области искусственного интеллекта (инженерии знаний) подталкивают к разработке процедур структурной оптимизации. Например, представленный выше формализм отношений
M
W/G = opt ∑ w/g(aiR w/g an)m, m = (1,… M), M = (a1×ai×an ), где:
1
W/G – общий показатель эмерджетности (прирост эффективности или экономия затрат) за счет подбора «оптимальных отношений» между элементами системы;
w/g(aiR w/g an)m - прирост показателя эмерджетности w/gm для m-отношения (aiR w/g an)m между ai и an элементами системы.
Представленные четыре аспекта системного подхода в совокупности характеризуют внутреннее изучение системы.
Системно-коммуникационный аспект предусматривает изучение системы во взаимодействии с окружающей средой и выделение возмущающих факторов. Всякая система существует' в определенной взаимосвязи с другими системами. Эти внешние по отношению к данной системе образования, с которыми система связана сетью коммуникаций, составляют ее среду или окружение.
Во-вторых, в составе сложных систем кроме значительного количества элементов присутствуют многочисленные и разные по типу (неоднородные) связи между элементами. Основными типами считаются следующие виды связей: структурные (в том числе иерархические), функциональные, каузальные (причинно-следственные, отношения истинности), информационные, пространственно-временные.
По этому признаку будем отличать сложные системы от больших систем, представляющих совокупность однородных элементов, объединенных связью одного типа.
Формализация взаимодействия системы с окружающей средой связана выделением активностей: действий элементов системы и противодействий элементов окружения.
В общем виде все активности (действия) могут быть условно разделены ня элементарные действия ∆Actt и противодействия ∆Kont выполняемые на t-й интервале развития операции. Результат действий системы по объекту, оказывающему противодействие (и наоборот) характеризуется вероятностью определенного события (воздействия) Pt и результатом воздействия (формально описываемом переводом системы и/или окружения в состоянием Sd ).
Pt (Sd) = P [ ∆Actt , ∆Kont (∆Actt) {U}t ], где:
{U}t - совокупность параметров, характеризующих условия на t-й интервале развития операции.
Все действия системы в период выполнения операции Топ отражают циклограмму функционирования системы Actt(Топ), которая представляет собой упорядоченную совокупность элементарных действий:
Actt(Топ), = ∆Actt
В качестве принципов выделения элементарных действий рассматривались функциональные или методические их отличия, однообразие алгоритма выполнения каждого действия на всем рассматриваемом интервале, возможность описания простой математической моделью и т. д.
В рамках проектной эффективности проблема стандартизации активностей не ставилась. Рассматривалась разработка типовых моделей элементарных взаимодействий ∆Kont (∆Actt), а также подходов к их объединению в модели операции, возможность использования методического задела на основе заблаговременной разработки моделей элементарных действий для сокращения сроков разработки моделей, дифференцированная оценка вклада каждого элементарного действия в общую операцию, возможность учета всех действий и всех каналов противодействия при оценке эффективности средств, не имеющих аналогов.
Связи и активности (действии, противодействия, взаимодействия) в рамках теоретико-множественного подхода можно рассматривать как отношения применительно к упорядоченной паре элементов системы и/или окружения:
Пусть A - система, а B - среда системы A.
Если x и y - элементы систем (возможно, разных), то связь, x y, - это упорядоченная пара x y R - некоторое отношение, характеризующее взаимодействие элементов x и y (обмен веществом, энергией, информацией).
Связь x y является внутренней, если x A , y A, и соответственно x= ai, y= an
Cвязь x y является входом в систему A из среды B, если x B, y A, и соответственно x= bj, y= ai
Cвязь x y является называют выходом из системы A в среду B, если a A, b B, и соответственно x= ai, y= bj
Выходы системы разделяют на цели и проблемы. Цель системы - (субъективно) желательный выход системы, а проблема системы - (субъективно) нежелательный выход системы.
Системно-исторический аспект направлен на изучение ретроспективы и перспективы развития системы, т. е. требует представления системы в непрерывном ее развитии. В период формирования проектной эффективности горизонты системно-исторического аспекта ограничивались «циклом жизни» СТС.
Считалось, что каждая техническая система проходит этапы разработки, создания, эксплуатации и последующего совершенствования на новом уровне. Поэтому для изучения систем необходимо знать, как возникла данная система, какие этапы совершенствования проходила в своем развитии, какой она стала в настоящее время и какие перспективы развития имеет в будущем. Всякая система для своего формирования черпает материал из предшествующих и существующих систем. Новая система возникает на основе разрозненных сначала компонентов других систем с учетом опыта их создания. Это позволяет использовать все лучшее, что накоплено в технике за время создания подобных систем. Вместе с тем, уже на этапе разработки системы необходимо исследовать перспективу ее развития, т. е. предусмотреть возможность модернизации элементов. Это необходимо в связи с быстрым моральным старением некоторых элементов, а также в связи с существенным различием гарантируемых сроков эксплуатации элементов различного типа.
Современные взгляды на системно-исторические аспекты анализа организационно-экономических и производственно-логистических сложных систем фокусируются на парадигмально-концептуальных, гносеологических и онтологических аспектах.
Парадигма – в философии и методологии науки – совокупность теоретических и методологических положений, принятых научным сообществом на определенном этапе развития науки в качестве образца, эталона, нормы. Понятие введено Т.Куном (Структура научных революций, 1962). Парадигма шире теории и нередко предшествует ей. Смена парадигмы – момент развития науки, научная революция. Считается, что смена парадигм не подлежит рационально-логическому объяснению, а диктуется социально-психологическими факторами, динамикой научно-технического прогресса.
Концептуальный аспект теоретического знания выражает прежде всего парадигмальное "сечение" знания, определяет релевантные области применения и способы выражения конституируемых на основе развертывания "порождающей" идеи систем понятий (базовых концептов).
Концепция исходит из установок на фиксацию предельных для какой-либо области ("фрагмента" действительности) значений и реализацию максимально широкого "мировидения" (на основе "отнесения" к ценностному основанию познания). Концепция - исходный способ оформления, организации и развертывания дисциплинарного знания, объединяющий в этом отношении науку, теологию и философию как основные дисциплины, сложившиеся в европейской культурной традиции.
Концептуальный аспект теоретического знания выражает прежде всего парадигмальное "сечение" последнего, определяет релевантные области применения и способы выражения конституируемых на основе развертывания "порождающей" идеи систем понятий (базовых концептов).
Инструментарий онтологии (раздела философии, занимающегося установлением природы фундаментальной сущности вещей в мире) позволяет составить точную спецификацию некоторой предметной области, словарь для представления и обмена знаниями об этой предметной области и множество связей, установленных между терминами в этом словаре. В простейшем случае построение онтологии сводится к: выделению концептов (базовых понятий данной предметной области) и построению связей между концептами (определению соотношений и взаимодействий базовых понятий). Одним из преимуществ использования онтологий в качестве инструмента познания является применение системного подхода к изучению предметной области.
Инструментарий гносеологии (учения о познании) позволяет исследовать целый ряд вопросов, касающихся познавательной деятельности человека, которая реализуется в конкретных науках, а также во вненаучных способах познания. Основная гносеологическая схема анализа познания включает субъекта, наделенного сознанием и волей, и противостоящий ему объект природы, независимый от сознания и воли субъекта и связанный с ним только познавательным отношением.
Следует отметить, что исследование сложных систем - творческий процесс. При этом те или иные аспекты системного подхода могут использоваться не полностью, может быть усилен какой-нибудь или несколько аспектов, однако всестороннее исследование предполагает только совокупное использование всех аспектов системного подхода.
Приложение 4.
Приложение теории множеств к проблеме выбора решений.
П
ример
применения понятия множеств к описанию
объекта и зоны воздействия. В выделенном
целевом или экономическом пространстве
размещается объект воздействия,
представленный в виде совокупности
элементов xo,
каждый из которых обладает свойством
перехода в желаемое состояние при
воздействии фактора ψ
(агрегатная парадигма) и составляет
множество Co.,
так что ХоCo
, как это показано
на см. Рис.1 с использованием диаграмм
Эйлера-Венна.
В ходе операции в указанном пространстве размещается область воздействия, которая представляет собой множество Cв , состоящее из элементов Хв, каждый из которых нужным фактором воздействия ψ.
В результате операции осуществляется воздей-ствие на объект, которое в модели операции представляется в виде схемы исходов в виде подмножеств Сов , Сон , Свп .(см. Рис.2 и 3.).
Множество успешных исходов Сов , каждый элемент которого является элементом другого множества (области воздействия) Св называет-ся подмножеством данного множества Св.
Символическая запись Сов Св (см. Рис2), а если зона воздействия полностью покрывает объект (см. Рис.3), то Сов Св (здесь - символ отношения включения всех элементов Сов в Св).
Схема исходов (Рис. 2) может быть описана в терминах операций над множествами.
Область успешного воздействия Сов является пересечением множеств Св и Со.
Символическая запись Сов = Со , Св
Область, совместно накрываемая объектом и воздействием, используемая как делитель при расчете относительных показателей эффективности Cво в терминах операций над множествами описывается как объединение множеств Со и Св. Символическая запись: Сво = Со , Св
Исход операции, связанный с «потерянным» воздействием (неликвидами, непроданными товарами) Cвп. в (см. Рис.6) в терминах операций над множествами описывается как разность между множествами Св и Со
Символическая запись: Сво = Св \ Со или Св \ Со = {x | x Св и x Со }
Исход операции, связанный с «необслуженной» частью объекта (неудовлетворенным спросом) Cвп. (см. Рис.7), в терминах операций над множествами описывается как разность между множествами Со и Св
Символическая запись: Сон = Со \ Св или Со \ Св = {x | x Со и x Св }
При расчете других показателей эффективности могут быть использованы такие операции над множествами, как симметрическая разность (см. Рис.10), дополнение (см. Рис.11) и Декартово или прямое произведение множеств.
Симметрическая разность множеств :Со и Св при описании исходов операции (см. Рис.10) характеризует общие потери воздействия.
Символическая запись:
Со ΔСв Со ─ Св:= (Со Св) \ (Со Св ) ={x | (x Со x Св)(x Со x Св )}
Операция на множествами, именуемая дополнение к множеству Со, может быть использована при необходимости представления в символьном виде в схеме операции выделенного экономического (целевого) пространства (см. Рис.11) за исключением объекта воздействия.
Системная аналитика выбора на основе специальных бинарных отношений.
Бинарным (или двуместным) отношением p на множестве X называется множество упорядоченных пар элементов этого множества.
Если p есть некоторое отношение и пара < х, у > принадлежит этому отношению, то наряду с записью < х, у > p употребляется запись хру. Элементы х и у называются координатами (или компонентами) отношения p. n-нарным отношением на множестве X называется множество упорядоченных n-ок элементов этого множества X.
Каждое бинарное отношение р на множестве X есть подмножество прямого произведения X х X. Каждое n-нарное отношение на X есть подмножество прямого произведения Хn.
Для бинарных отношений обычным образом определены теоретико-множественные операции объединения, пересечения и т. д.
Обратным отношением для р называется отношение p-1 = {<x,y> | <y,x> p}
Композицией отношений p1 и p2 называется отношение p1 о p2 = {< х, z > | существует у такое, что < х, у > p1 и < у, z > p2 } Для бинарных отношений выполняются следующие свойства: 1. (p-1)-1 = p
2. (p1 о p2 )-1 = (p1 )-1 о ( p2 )-1
Описывать отношения, заданные на конечном множестве X, можно с помощью специальных матриц — матриц смежности отношений.
Пусть X == {x1, x2, ..., xn} - множество, на котором задано бинарное отношение р. Тогда матрица А == ||аij||, i, j, = 1, 2, … n, где: аij = 1 если < xi, xj > p аij = 0 если < xi, xj > p называется матрицей смежности отношения р.
Отношение р на множестве X называется рефлексивным, если для любого элемента х X выполняется хрх. Отношение р па множестве X называется симметричным, если для любых х,у X из хру следует урх. Отношение р на множестве X называется транзитивным, если для любых х,у,zX из хру, урz следует хрz.
Рефлексивное, симметричное и транзитивное отношение на множестве X называется отношением эквивалентности на множестве X.
Пусть р - отношение эквивалентности на множестве X.
Классом эквивалентности, порожденным элементом х, называется подмножество множества X, состоящее из тех элементов уX , для которых хру. Класс эквивалентности, порожденный элементом х, обозначается через [х]: [х]: = {y| yX и хру}.
Пусть р - отношение эквивалентности на множестве X. Тогда: 1) если хX, то х [х];
2) если х, у X и хру, то [х] = [у] (т. е. класс эквивалентности порождается любым своим элементом).
Рассмотрим еще один тип специальных бинарных отношений. Отношение р на множестве X называется антисимметричным, если для любых х,уX из хру и урх; следует х = у.
Рефлексивное, антисимметричное и транзитивное отношение называется отношением частичного порядка на множестве X и обозначается символом ≾.
Отношение х у на множестве действительных чисел есть отношение частичного порядка.
Во множестве подмножеств некоторого универсального множества U отношение АВ есть отношение частичного порядка, Схема организации подчинения в учреждении есть отношение частичного порядка на множестве должностей. Отношение частичного порядка на множестве X, для которого любые два элемента сравнимы, т, е, для любых х, уX х ≼у или у ≼ х, называется отношением линейного порядка.
Множество X с заданным на нем частичным (линейным) порядком называется частично (линейно) упорядоченным. Элемент а частично упорядоченного множества X называется максимальным (минимальным), если из того, что арх (хра) следует, что х = а, т. е. в X нет ни одного элемента х а такого, что арх (хра).
Элемент а частично упорядоченного множества X называется наибольшим (наименьшим), если хра (арх) для всех хX. Очевидно, что для линейно упорядоченных множеств максимальный элемент единственен и совпадает с наибольшим, соответственно, минимальный элемент единственен и совпадает с наименьшим.
Для отношений частичного порядка, заданных на конечном множестве, удобной иллюстрацией являются диаграммы Хассе. Рассмотрим непустое конечное множество X, на котором задано отношение частичного порядка ≾, Запишем х < у, если х ≾ у х у, Говорят, что элемент у покрывает элемент x, если х < у и не существует такого элемента и, что х <u< у. Тогда х < у равносильно тому, что существуют такие элементы x1,, x2,… x n), что х = x1, < x2,< x n где . xi+1, покрывает xi.
Любое частично упорядоченное множество можно представить в виде схемы, в которой каждый элемент изображается точкой на плоскости, и если у покрывает x, то точки x и у соединяют отрезком, причем точку, соответствующую x, располагают ниже у, Такие схемы называются диаграммами Хассе.
На рисунке показаны две диаграммы Хассе, причем x4 ●
вторая соответствует линейно упорядоченному множеству. |
По диаграмме легко установить, что отношение, x3 ●
изображенное на рис. 1.3, а имеет два максимальных |
элемента x2 и x2, и не имеет наибольшего, а также имеет x2 ●.
один минимальный элемент, который является |
наименьшим. |
Совпадение вида диаграмм Хассе говорит об одинаковой x1 ●
структуре множеств.
Приложение 5.
