Ure~deni parovi i Kartezijev produkt
"D" Ure~den par nekih dvaju objekata x i
y definira se kao novi objekt (x,y), kojeg
~cine x i y, s tim da se zna koji je prvi, a
koji drugi (za razliku od skupa {x,y}, kojeg tako~der ~cine
x i y, ali pritom poredak nije bitan ~
{x,y}={y,x}).
Pp Dakle, dva ure~dena para su jednaka ako imaju jednake prve
komponente, i jednake druge komponente:
(a,b)=(c,d) <=> a=c & b=d .
D (Samo za jako znati~zeljne) Rekli smo da se u
matematici gotovo sve mo~ze definirati preko skupova, pa tako i ure~den
par. Definicija je (x,y):={{x},{x,y}}. Koriste~ti tu
definiciju, i definiciju jednakosti skupova, doka~zite gornju
propoziciju.
P Ako je a != b,
tada je (a,b) != (b,a).
D Kartezijev produkt dva skupa A i
B definira se kao skup svih ure~denih parova kojima je
prva komponenta iz A, a druga iz B:
A x B := {(x,y) ; x@A & y@B} .
P Ako je A={x,y} & B={1,2,3},
AxB={x,y}x{1,2,3} =
{(x,1),(x,2),(x,3),(y,1),(y,2),(y,3)}
O Kartezijev produkt je multiplikativna operacija, i time
ve~teg prioriteta nego aditivne operacije poput unije i presjeka. Dakle,
P AuBxC zna~ci
Au(BxC).
Z Je li Kartezijev produkt (a)komutativan, (b)asocijativan?
Rj (a) Nije. Komutativnost je univerzalna tvrdnja, pa je
dovoljno na~ti kontraprimjer za obaranje.
Npr. {1}x{2}={(1,2)}, ~sto je razli~cito od
{2}x{1}={(2,1)} ~ (1,2) je element
prvog skupa, a drugog nije, jer je razli~cit od (2,1)
zbog 2 != 1.
(b) Nije.
({1}x{2})x{3}={(1,2)}x{3}={((1,2),3)}
!= {(1,(2,3))}={1}x({2}x{3})
(((1,2),3)!=(1,(2,3)) zbog (1,2)!=1).
Z Doka~zite distributivnost Kartezijevog produkta prema
uniji:Ax(BuC) =
AxB u AxC .
Rj Trebamo dokazati jednakost dvaju skupova. To dokazujemo tako
da doka~zemo da je jedan podskup, a zatim i nadskup drugoga. Prvo
dokazujemo da je lijeva strana podskup desne:
- (
Ax(BuC) C=
AxBuAxC)
- Trebamo dokazati da je jedan skup podskup drugoga. To dokazujemo
tako da uzmemo proizvoljni element jednog skupa, i doka~zemo da je on i
u drugom skupu. Dakle, uzmimo proizvoljni
x@Ax(BuC).
x je element kartezijevog produkta skupova A i
BuC,
dakle x je ure~deni par kojem je prva komponenta iz
A, a druga iz BuC:
x=(p,q), p@A, q@BuC. Ovo zadnje zna~ci
q@B V q@C, odnosno dokaz se ovdje ra~cva na dvije grane.
No te dvije grane su potpuno jednakog oblika, i dobivaju se jedna iz
druge zamjenom B i C.
Dakle, BSOMP q@B.
Iz toga i iz p@A dobivamo (p,q)@AxB,
odnosno x@AxB. No
AxB C= AxBuAxC,
odnosno
x je element i od
AxBuAxC.
Uzeli smo proizvoljni element iz
Ax(BuC), i dokazali smo da je on
element od
AxBuAxC. Dakle, dokazali
smo
Ax(BuC) C=
AxBuAxC.
- (
AxBuAxC C=
Ax(BuC))
- Opet, trebamo dokazati da je jedan skup podskup drugoga. Dakle,
uzmemo proizvoljni element (mo~zemo ga zvati
x, ali radi
izbjegavanja konfuzije s ovim gore nazvat ~temo ga druga~cije)
y@AxBuAxC. y
je element unije dva skupa, dakle
y@AxB V y@AxC. Tu opet imamo
ra~cvanje na dvije potpuno izomorfne grane, pa BSOMP
y@AxB. Dakle, y je element
Kartezijevog produkta A i B, odnosno
y=(p,q), p@A, q@B. B je podskup
od BuC, pa je dakle q i iz
BuC. Iz toga i iz p@A dobivamo
y=(p,q)@Ax(BuC), ~sto smo i
tra~zili.
Dokazali smo oba smjera, i zaklju~cujemo da gornja dva skupa od kojih
smo krenuli, zaista jesu jednaki. QED.
Dz Doka~zite da je Kartezijev produkt distributivan i prema
presjeku, razlici i simetri~cnoj razlici skupova.