Unidade C - CONJUNTOS

C.8 OPERAÇÕES BINÁRIAS E UNÁRIAS

Inicialmente, vamos definir o termo par ordenado. Um par ordenado consiste de dois elementos quaisquer de um conjunto listados entre parênteses. Assim, um par ordenado é denotado por (xy), onde x é a primeira componente e y é a segunda. A ordem das componentes é muito importante em um par ordenado. Assim, os conjuntos {5, 6} e {6, 5} são iguais, mas os pares ordenados (5, 6) e (6, 5) são diferentes. Nós já trabalhamos intuitivamente com essa ideia de pares ordenados como coordenadas para se localizar um ponto no plano. Por exemplo, a localização do ponto (5, 6) no plano cartesiano é completamente diferente da localização do ponto (6, 5) no mesmo plano.

Para dois pares ordenados (xy) e (uv), esses serão iguais se, e somente se, x = u e y = v.

Exemplo C.6: Dado o par ordenado (3x - y, x + 2y) = (10, 8), calcule os valores de x e y.

Para que haja a igualdade entre os pares ordenados, lembre que as suas respectivas coordenadas devem ser iguais. Assim, temos que


Observe que temos um sistema linear com duas incógnitas e duas equações, cuja solução é x = 4 e y = 2.

a) Definição de operação binária: uma operação em um conjunto S é uma operação binária, denotada genericamente por o, se, para todo par ordenado (xy) de elementos de S, x º y existe, é única e pertence a S.

As condições de que x º y existe e é única equivale a dizer que a operação x º y está bem definida. A condição de que x º y sempre pertence a S é interpretada dizendo-se que S é fechado em relação à operação º.

Como exemplos de operações binárias, podemos citar as operações de adição, subtração e multiplicação no conjunto dos números inteiros Z. Assim, ao efetuarmos a operação de adição entre dois números inteiros x e y, x + y existe, é único e pertence ao conjunto Z.

Por outro lado, a operação de divisão não é uma operação binária em Z, pois x ¸ 0 não existe. Da mesma forma, a operação de subtração não é uma operação binária no conjunto dos números naturais N, pois N não é fechado em relação à subtração (1 - 2 N).

Considere a operação x º y definida em N por


Observe que, pela primeira parte da definição de x º y, 3 º 1 = 1, porém, pela segunda parte, 3 º 1 = 0. Assim, a operação o não está bem definida em N e, por conseguinte, a operação o não é uma operação binária.

b) Definição de operação unária: uma operação em um conjunto S é uma operação unária, denotada genericamente por #, quando é verdade que x# é bem definida para todo x em S e que S é fechado em relação a #. Em outras palavras, qualquer que seja xS, x # existe, é único e pertence a S. Caso uma dessas condições falhe, não teremos uma operação unária.

Por exemplo, considere a operação unária definida por x # = -x, de modo que x # é o negativo de x. A operação # é uma operação unária no conjunto Z, entretanto, não o é em N, pois N não é fechado em relação a #.

Exemplo C.7: Quais das expressões a seguir não definem operações binárias nem unárias nos conjuntos dados? Por quê?

a)x º y = x ¸ y; S = conjunto de todos os números inteiros positivos.

Não define uma operação binária, pois S não é fechado em relação à divisão.

b)x º y = x ¸ y; S = conjunto de todos os números reais positivos.

É uma operação binária.

c)x º y = x y; S = conjunto dos números reais.

Não define uma operação binária, pois 00 não está definido.

d)x º y = máximo entre x e y; S = conjunto dos números naturais.

Define uma operação binária.

e)x # = S = conjunto de todos os números reais positivos.

Define uma operação binária.

f)x # = solução da equação (x #)2 = x; S = conjunto dos números complexos.

Não define uma operação unária, pois x # não é único para x = 4, por exemplo, 22 = 4 e (-2)2 = 4.