a)
x
≈
y
=
d
e
f
x
R
y
und
y
R
x
{\displaystyle x\approx y=_{def}xRy{\mbox{ und }}yRx}
ist Äquivalenzrelation, da gilt:
1.
≈
{\displaystyle \approx }
ist reflexiv
zu zeigen:
x
≈
x
{\displaystyle x\approx x}
Da R reflexiv folgt dies direkt aus der Anwendung der Definition von
≈
{\displaystyle \approx }
2.
≈
{\displaystyle \approx }
ist transitiv
zu zeigen:
x
≈
y
∧
y
≈
z
⇒
x
≈
z
{\displaystyle x\approx y\wedge y\approx z\Rightarrow x\approx z}
Es gilt also:
x
≈
y
⇒
x
R
y
∧
y
R
x
⇒
x
R
y
y
≈
z
⇒
y
R
z
∧
z
R
y
⇒
y
R
z
}
⇒
x
R
z
, da R transitiv
{\displaystyle \left.{\begin{matrix}x\approx y\Rightarrow xRy\wedge yRx\Rightarrow xRy\\y\approx z\Rightarrow yRz\wedge zRy\Rightarrow yRz\end{matrix}}\right\}\Rightarrow xRz{\mbox{ , da R transitiv}}}
3.
≈
{\displaystyle \approx }
ist symmetrisch
zu zeigen:
x
≈
y
⇒
y
≈
x
{\displaystyle x\approx y\Rightarrow y\approx x}
Es gilt:
x
≈
y
=
d
e
f
x
R
y
∧
y
R
x
=
y
R
x
∧
x
R
y
=
y
≈
x
{\displaystyle x\approx y=_{def}xRy\wedge yRx=yRx\wedge xRy=y\approx x}
b)
(
M
/
≈
,
≥
)
{\displaystyle (M/\approx ,\geq )}
ist Halbordnung, denn es gilt:
ist reflexiv
ist transitiv
ist antisymmetrisch
Seien
J
,
K
,
L
∈
M
/
≈
{\displaystyle J,K,L\in M/\approx }
.
zu 1.
zu zeigen
K
≤
K
{\displaystyle K\leq K}
K
≤
K
=
d
e
f
∃
x
∃
y
:
x
∈
K
,
y
∈
K
,
x
R
y
{\displaystyle K\leq K=_{def}\exists x\exists y:x\in K,y\in K,xRy}
Wähle nun x,y∈K. Da
K
∈
M
/
≈
{\displaystyle K\in M/\approx }
, gilt:
x
≈
y
=
x
R
y
∧
y
R
x
{\displaystyle x\approx y=xRy\wedge yRx}
.
Also auch
∃
x
∃
y
:
x
∈
K
,
y
∈
K
,
x
R
y
{\displaystyle \exists x\exists y:x\in K,y\in K,xRy}
zu 2.
zu zeigen:
J
≤
K
∧
K
≤
L
⇒
J
≤
L
{\displaystyle J\leq K\wedge K\leq L\Rightarrow J\leq L}
Es gilt:
J
≤
K
⇒
∃
x
∃
y
:
x
∈
J
∧
y
∈
K
∧
x
R
y
{\displaystyle J\leq K\Rightarrow \exists x\exists y:x\in J\wedge y\in K\wedge xRy}
k
≤
L
⇒
∃
x
′
∃
y
′
:
x
′
∈
K
∧
y
′
∈
L
∧
x
′
R
y
′
{\displaystyle k\leq L\Rightarrow \exists x'\exists y':x'\in K\wedge y'\in L\wedge x'Ry'}
Da
x
′
,
y
∈
K
∈
M
/
≈
{\displaystyle x',y\in K\in M/\approx }
:
x
′
≈
y
⇒
x
′
R
y
∧
y
R
x
′
{\displaystyle x'\approx y\Rightarrow x'Ry\wedge yRx'}
Insgesamt gilt also:
∃
x
∃
x
′
∃
y
∃
y
′
:
x
∈
J
∧
x
′
,
y
∈
K
∧
y
′
∈
L
∧
x
R
y
∧
y
R
x
′
∧
x
′
R
y
′
⇒
{\displaystyle \exists x\exists x'\exists y\exists y':x\in J\wedge x',y\in K\wedge y'\in L\wedge xRy\wedge yRx'\wedge x'Ry'\Rightarrow }
∃
x
∃
y
′
:
x
∈
J
∧
y
′
∈
L
∧
x
R
y
′
⇒
J
≤
L
{\displaystyle \exists x\exists y':x\in J\wedge y'\in L\wedge xRy'\Rightarrow J\leq L}