Este documento presenta conceptos básicos sobre relaciones binarias, incluyendo: 1) La definición de una relación binaria como un subconjunto del producto cartesiano de dos conjuntos. 2) La noción de dominio y rango de una relación. 3) Diferentes formas de representar gráficamente una relación como matrices binarias y diagramas sagitales. 4) La relación inversa y cómo se define. 5) La composición de relaciones y teoremas sobre composición y relaciones inversas.

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Antoni jose de sucre
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Algebra

2. Temas
Relaciones Binarias
Dominio y Rango
Representacion grafica de Relaciones
Matriz Binaria
Relacion Inversa
Composicion de Relaciones
Relaciones Binarias

3. Sean X e Y dos conjuntos. Una relación de X en Y es un subconjunto R del
producto cartesiano X x Y. El conjunto X es llamado conjunto de partida de la relación
R; e Y es el conjunto de llegada.
En el caso de que Y = X, en lugar de decir que R es una relación de X en X, diremos
que R es una relación en X.
Los elementos de R son pares ordenados. Si (x, y) es un elemento de R, en lugar de
escribir (x, y) Î R, escribiremos X R Y y leeremos: "X está relacionado con Y", según la
relación R".
Usaremos las letras R, S, T, etc., para representar relaciones.
Ejemplos
1. Si X = {a, b, c, d} e Y = {1, 2, 3, 4, 5}, una relación de X en Y es R = {(a, 2), (b, 1),
(b, 4), (c, 5)}
2. La siguiente relación S de R en R S = { (X, Y) Î R x R / X £ Y } es la relación
"menor o igual" en R. En este caso X S Y Û X £ Y
3. Sea U el conjunto referencial. La relación de inclusión en P(U) es la relación
R = { (A, B) Î P(U) x P(U) / A Ì B }
Dominio y Rango
U1t1img4.4.jpgDefinición: Sea R una relación de X en Y El Dominio de R es el
conjunto Dom(R) = { xÎ X / (x,y) Î R, para algún y Î Y} El Rango o imagen de R es el
conjunto Rang(R) = { y Î Y / (x, y) Î R, para algún x Î X }
En otros términos, el dominio y la imagen de una relación están constituidos por los
primeros y segundos componentes respectivamente de los pares ordenados que
constituyen la relación.
Ejemplo: La relación R= { (a, 2) , (b, 1) , (b, 4) , (c, 5) } tiene como dominio el
conjunto Dom (R) = { a, b, c} y rango a rang (R) = { 1, 2, 4, 5 }, ya que a,b y c están en
el primer componente de los pares ordenados y 1,2,4,5 están en el segund componente
de cada par.
Representacion grafica de Relaciones
U1t1img4.5.jpgExisten varias formas de representar gráficamente una relación. Las más
usuales son las siguientes: Representación Cartesiana, Matricial y Sagitaria.
Representación Cartesiana

4. Para obtener una representación cartesiana de una relación, se toman como abscisas los
elementos del conjunto de partida; y como ordenadas, el conjunto de llegada. En el
plano se marcan los pares ordenados que conforma la relación. Esta representación
alcanza su mayor importancia cuando el conjunto de partida y el de llegada son
subconjuntos de R.
Ejemplo 1
si X={ a, b, c, d} e Y={ 1, 2, 3, 4, 5} una relación de X en Y
R={ (a, 2), (b, 1), (b, 4), (c, 5) }
La representación cartesiana es el diagrama adjunto.
Representación Sagital
La representación sagital es la más popular de las representaciones. Ésta, igual que la
matricial, se usa cuando los conjuntos de partida y llegada son finitos. La representación
sagital se obtiene representando mediante diagramas de Venn el conjunto de partida y el
de llegada; uniendo luego, con flechas, los elementos relacionados. Así, la
representación sagital de la relación del ejemplo 1 es el siguiente diagrama:
Si el conjunto de partida y el de llegada coinciden, se usa un solo diagrama de Venn y
las flechas se representan interiormente. Así, el diagrama siguiente representa a la
siguiente relación en X={ a, b, c, d }
S= { (a, b), (b, b), (a, d), (b, c), ( d, d) }
Matriz Binaria
U1t1img4.6.jpgLa representación matricial se usa cuando los conjuntos de partida y de
llegada de la relación son conjuntos finitos con pocos elementos. Para obtener tal
representación, se asigna a cada elemento del conjunto de llegada una columna; y a cada
elemento del conjunto de partida, una fila.
Si (x, y) está en la relación, en la intersección de la fila que corresponde a x con la
columna que corresponde a Y, escribimos 1; y escribiremos 0 en caso contrario. La
configuración rectangular de ceros y unos que se obtiene se llama matriz binaria de la
relación.
Así, la matriz de la relación. R={(a, 2), (b, 1), (b, 4), (c, 5)}
Relacion Inversa
Sea R una relación de X en Y. Se llama relación inversa de R a la relación R-1 de Y en
X dada por:
R-1 = { (y, x) Î Y x X / (x, y) Î R} O sea, Y R-1 X Û X R Y
Es evidente que se verifica que: dom(R-1)= rang(R) 2. Rang( R-1)= dom( R)
Ejemplo

5. Si X= { a, b, c } Y= { 1, 2, 3, 4 } y R Ì X x Y es dado por
R= { (a, 3) , (a, 1) , (b, 1) , (c, 4) }
R-1= { (3, a) , ( 1, a) , (1, b) , (4, c) }
Además domR-1= { 1, 3, 4 } = rang( R) Rang(R-1)= { a, b, c } = dom( R)
El siguiente teorema nos dice que la inversa de la inversa de una relación es la misma
relación.
Teorema: Sea R una relación de X en Y. Entonces (R-1)-1 = R
Demostración
X(R-1)-1 Y Û Y R-1 X definición de relación inversa
ÛXRY
Luego, (R-1)-1 = R
Composicion de Relaciones
U1t1img4.9.jpgSea R una relación de X a Y y S una relación de Y en Z. Se llama
composición de R con S a la siguiente relación de X en Z:
X(S o R) Z Û $ YÎ Y, X R Y Ù Y S Z
En la composición de R con S, es necesario que el conjunto de llegada de R sea igual al
conjunto de partida de S. Este requisito puede ser aligerado exigiendo solamente que el
conjunto de llegada de R esté contenido en el conjunto de partida de S.
Observar también que el orden en que se escriben R y S en la composición S o R es
inverso al orden en que se dan R y S.
Ejemplo
Sean X={ 2, 3, 5 } , Y= { a, b, c, d } y Z= { 1, 4, 9 }
Si R y S son las relaciones de X en Y y de Y en Z respectivamente, dadas por
R= { (2, a) , (2, d) , (3, c) , (5, a) } ,
S= { (a, 9) , (b, 1) , (d, 4) }
Entonces:
SoR = { (2, 9) , (2, 4) , (5, 9) }
Teorema: Si R es una relación de X en Y, S es una relación de Y en Z y T es una
relación de Z en W, entonces:
To(SoR)=(ToS)oR
Demostración

6. X( T o ( S o R ) W Û $ z Î Z , x(S o R)z Ù z T w Û $ z Î Z, ( $ y Î Y, x R y Ù y S z) Ù
zTw
Û $ y Î Y, x R y Ù ($ z Î Z, y S z Ù z T w )$ y Î Y, x R y Ù y(T o S) w
Û x ( ( T o S ) o R )w
Luego, T o ( S o R ) = ( T o S ) o R
Teorema: Si R es una relación de X en Y y S en una relación de Y en Z, entonces (S o
R)-1 = R-1 o S-1
Demostración
z ( S o R )-1 x Û x ( S o R )z
Û$yÎY,xRyÙySz
Û $ y Î Y , y R-1 x Ù z S-1 y
Û $ y Î Y, z S-1 y Ù y R-1 x
Û z( R-1 o S-1)x
Luego, ( S o R )-1 = R-1 o S-1
Problemas Propuestos
Sea X={2, 3, 4} e Y= {4, 5, 6, 7} y R la relación de X en Y dada por: X R Y Û X
divide a Y
Hallar los elementos de R.
Representar a R matricialmente y sagitalmente.
Hallar la relación inversa R-1 .
Sean X= {1, 2, 3, 4, 5} , Y= {1, 4, 6, 9, 16, 25} y Z= {2, 3, 8, 25/2} Si R es la
relación de X en Y dada por Hallar
S o R b. R-1 o S-1