等价类

在数学中，假設在一个集合 $X$ 上定義一个等价关系 (用 $\sim$ 來表示)，则 $X$ 中的某個元素 $a$ 的等价类就是在 $X$ 中等价于 $a$ 的所有元素所形成的子集:

$[a]=\{x\in X|x\sim a\}$。

等价类的概念有助于从已经构造了的集合构造新集合。在 $X$ 中的给定等价关系 $\sim$ 的所有等价类的集合表示为 $X/\sim$ 并叫做 $X$ 除以 $\sim$ 的商集。这种运算可以(实际上非常不正式的)被认为是输入集合除以等价关系的活动，所以名字“商”和这种记法都是模仿的除法。商集类似于除法的一个方面是如果 $X$ 是有限的并且等价类都是等势的，则 $X/\sim$ 的序是 $X$ 的序除以一个等价类的序的商。商集要被认为是带有所有等价点都识别出来的集合 $X$。

对于任何等价关系，都有从 $X$ 到 $X/\sim$ 的一个规范投影映射 π，给出为 π(x) = [x]。这个映射总是满射的。在 $X$ 有某种额外结构的情况下，考虑保持这个结构的等价关系。接着称这个结构是良好定义的，而商集在自然方式下继承了这个结构而成为同一个范畴的对象；从 a 到 [a] 的映射则是在这个范畴内的满态射。参见同余关系。

例子

• 如果 $X$ 是轿车的集合，而 ~ 是“颜色相同”的等价类，则一个特定等价类由所有绿色轿车组成。X / ~ 自然的被认同于所有轿车颜色的集合。
• 考虑在整数集合 $\mathbb {Z}$ 上的“模 2” ﹝見同餘﹞等价关系: $x\sim y$ 当且仅当 $x-y$ 是偶数。这个关系精确的引发两个等价类: [0] 由所有偶数组成，[1] 由所有奇数组成。在这个关系下 [7] [9] 和 [1] 都表示 $\mathbb {Z} /\sim$ 的同一个元素。
• 有理数可以构造为整数的有序对 (a,b) 的等价类的集合，b 不能为零，这里的等价关系定义为

(a,b) ~ (c,d) 当且仅当 ad = bc。

这里的有序对 (a,b) 的等价类可以被认同于有理数 a/b。

• 任何函数 f : X → Y 定义在 X 上的等价关系，通过 x₁ ~ x₂ 当且仅当 f(x₁) = f(x₂)。x 的等价类是在 X 中被映射到 f(x) 的所有元素的集合，就是说，类 [x] 是f(x) 的逆像。这个等价关系叫做 f 的核。
• 给定群 G 和子群 H，我们可以定义在 G 上的等价关系，通过 x ~ y 当且仅当 xy ^-1 ∈ H。这个等价类叫做 H 在 G 中的右陪集；其中之一是 H 自身。它们都有同样数目的元素(在无限 H 的情况下是势)。如果 H 是正规子群，则所有陪集的集合自身是在自然方式下的一个群。
• 所有群都可以划分成叫做共轭类的等价类。
• 连续映射 f 的同伦类是所有同伦于 f 的所有映射的等价类。
• 在自然语言处理中，等价类是对一个个人、位置、事物或事件的所有提及的要么真实要么虚构的集合。例如，在句子 “"GE 股东将投票公司杰出的 CEO Jack Welch 的继任者”。“GE”和“公司”是同义的，所以构成一个等价类。对“GE 股东”和“Jack Welch”有单独的等价类。

性质

因为等价关系的 a 在 [a] 中和任何两个等价类要么相等要么不相交的性质。得出 X 的所有等价类的集合形成 X 的划分: 所有 X 的元素属于一且唯一的等价类。反过来，X 的所有划分也定义了在 X 上等价关系。

它还得出等价关系的性质

a ~ b 当且仅当 [a] = [b]。

如果 ~ 是在 X 上的等价关系，而 P(x) 是 x 的元素的一个性质，使得只要 x ~ y, P(x) 为真如果 P(y) 为真，则性质 P 被称为良好定义的或在关系 ~ 下“类恒定”的。常见特殊情况出现在 f 是从 X 到另一个集合 Y 的时候；如果 x₁ ~ x₂ 蕴涵 f(x₁) = f(x₂) 则 f 被称为在 ~ 下恒定的类，或简单称为在 ~ 下恒定。这出现在有限群的特征理论中。对函数 f 的后者情况可以被表达为交换三角关系．参见不變量。

参见

• 等价关系