Функционирование и развитие системы

Упорядоченная по отношению r(Х) система - система Х, такая, что , , либо , либо .

Система с заданным на ней (на определяющем ее множестве элементов) отношением частичного упорядочивания называется системой с порядком, а система с заданным отношением упорядочивания - системой с полным порядком.

Пример. Пусть N - множество натуральных чисел. Отношение r(x,y): " x кратно y " определенное на N, как легко проверить, является отношением частичного порядка. Отношение r(x,y): "x<=y" определенное на множестве действительных чисел R, - отношение частичного порядка и полного порядка. Отношение r(x,y): "x<y" определенное на R не является отношением полного порядка (не рефлексивно). Отношение вложенности множеств " " - отношение частичного упорядочивания множеств, определенное на множестве всех множеств, но оно не является отношением полного порядка (не для любых двух множеств имеет место включение в ту или иную сторону).

Теперь можно дать и формализованное определение понятия структуры.

Структурой, определенной над множеством (или на множестве) Х называется некоторое отношение над Х типа упорядочивания. Более формальное, математическое определение: структура ( решетка ) - частично упорядоченное множество X, для которого любое двухэлементное подмножество {х,у} из Х имеет наибольший или наименьший элемент (супремум или инфинум).

Таким образом, систему можно понимать как целостный комплекс (кортеж) объектов S = <A, R>, А = {а}, R = {r), где r - отношение над А, A - произвольное множество элементов. Такая система называется замкнутой системой. В замкнутых системах важная характеристика функционирования системы - внутренняя структура системы. Замкнутые системы - абстрактный продукт, продукт мышления, логического построения. Они ограничены ("замкнуты") уровнем их теоретического рассмотрения.

Если Y - множество элементов внешней (по отношению к А ) среды С, а в С определены отношения r над C, то тогда кортеж S = <A,Y,R> задает, определяет открытую систему. В открытых системах важной характеристикой функционирования является обмен системы ресурсами (одного или нескольких типов) с другими системами, с окружающей средой, а также характер этого обмена.

Транзитивное, рефлексивное, симметричное отношение называется отношением эквивалентности. Отношение эквивалентности r(Х) разбивает множество систем Х на классы или классы эквивалентности - непустые и непересекающиеся множества систем, каждое из которых вместе с любым своим элементом содержит также все элементы X, эквивалентные ему по отношению r(Х), и не содержит других .

Теорема. Два класса эквивалентности над одним и тем же множеством не пересекаются. Если два элемента не связаны отношением эквивалентности r(x,y), определенным на Х, то классы эквивалентности по этим элементам не пересекаются. Если на множестве X задано отношение эквивалентности r(x,y), , а X_x, X_y - классы эквивалентности по x, y соответственно, то X_x=X_y.

Пример. Отношение между x, y, выражаемое равенством , называется отношением сравнения x и y по модулю a и записывается как x = y (mod a). Это отношение является отношением эквивалентности:

1. x = x (mod a), k=0 (рефлексивность);
2. x = y (mod a) => x = y+ka => y = x+(-k)a => y = x (mod a) (симметричность);
3. x = y(mod a), y = z(mod a) => x = y+ka, y = z+ma => x = z+(k+m)a => x=z(mod a) (транзитивность).

Множество целых чисел Z разбивается этим отношением на k классов:

,

,

,

. . .

.

В частности, при k=2 происходит разбиение множества Z на множество X₀ - четных и множество X₁ - нечетных чисел; при k=3 - множество Z разбивается на классы X₀ - кратные 3, X₁ - дающие при делении на 3 остаток 1, Х₂ - дающие при делении на 3 остаток 2.

Две системы назовем эквивалентными, если они имеют одинаковые цели, составляющие элементы, структуру. Между такими системами можно установить отношение (строго говоря, эквивалентности) некоторым конструктивным образом.

Можно также говорить об "ослабленном" типе эквивалентности - эквивалентности по цели (элементам, структуре ).

Пусть даны две эквивалентные системы X и Y и система X обладает структурой (или свойством, величиной) I. Если из этого следует, что и система Y обладает этой структурой (или свойством, величиной) I, то I называется инвариантом систем X и Y. Можно говорить об инвариантном содержании двух и более систем или об инвариантном погружении одной системы в другую. Инвариантность двух и более систем предполагает наличие такого инварианта.

Пример. Если рассматривать процесс познания в любой предметной области, познания любой системы, то глобальным инвариантом этого процесса является его спиралевидность. Следовательно, спираль познания - это инвариант любого процесса познания, независимый от внешних условий и состояний (хотя параметры спирали и его развертывание, например, скорость и крутизна развертывания зависят от этих условий). Цена - инвариант экономических отношений, экономической системы; она может определять и деньги, и стоимость, и затраты. Понятие "система" - инвариант всех областей знания.

Соответствие S - бинарное отношение r над множеством XxY:

Обратное соответствие к r - это соответствие вида