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과학

동치 관계

동치 관계과학
영문명
Equivalence relation
필수 성질
반사성, 대칭성, 추이성
동치류
주어진 원소와 관계가 성립하는 원소들의 집합
몫집합
서로 다른 동치류들을 원소로 모은 집합
동치 관계는 집합의 원소들을 정해진 기준에서 같은 부류로 묶을 수 있게 하는 관계다. 반사성, 대칭성, 추이성을 모두 만족해야 한다. 이 관계로 만들어지는 각 부류를 동치류라고 한다.

같다고 취급할 기준 정하기

정수들을 3으로 나눈 나머지가 같은지에 따라 묶어 보자. 1과 4, 7은 숫자 자체는 다르지만 이 기준에서는 같은 부류에 들어간다. 동치 관계는 두 원소가 문자 그대로 동일하다고 주장하는 대신, 선택한 성질에 따라 같은 것으로 다루게 한다.

세 성질이 필요한 이유

반사성은 각 원소가 자기 자신과 관계를 맺는다는 뜻이다. 대칭성은 한쪽에서 관계가 성립하면 반대쪽에서도 성립한다는 뜻이다. 추이성은 첫째와 둘째, 둘째와 셋째가 관련되면 첫째와 셋째도 관련된다는 뜻이다. 이 조건들이 함께 있어야 부류를 일관되게 나눌 수 있다.

동치류가 만드는 분할

3으로 나눈 나머지를 기준으로 하면 정수는 나머지 0, 1, 2에 해당하는 세 부류로 나뉜다. 각 정수는 정확히 하나의 부류에 속한다. 일반적으로 같은 동치 관계에서 나온 두 동치류는 완전히 같거나 서로 겹치지 않는다.

비슷함과는 다른 관계

수직선에서 두 수의 차이가 1보다 작으면 가깝다고 정해 보자. 0과 0.8, 0.8과 1.6은 각각 가깝지만 0과 1.6은 그렇지 않다. 이 관계는 추이성을 만족하지 않으므로 동치 관계가 아니다. 직관적으로 닮았다는 표현만으로 동치 관계를 만들 수는 없다.

관련 문서

집합 / 정수 / 동치 / 군 (수학)