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¿Se pueden definir todas las relaciones a partir de relaciones "establecidas"?

Esta es una extensión de esta pregunta, sugerido por Noé Schweber.

Supongamos que tengo un conjunto de relaciones de $(R_i)_{i\in I}$ a través de un conjunto $D$: $R_i\subseteq D^{n_i}$, $n_i\in \mathbb{N}$.

Noé define una relación $R$ a set-ary iff, siempre que $\{x_1,...,x_n\} = \{y_1,...,y_n\}$ entonces $(x_1,...,x_n)\in R$ si y sólo si $(y_1,...,y_n)\in R$.

Me gustaría saber si hay siempre un conjunto de ary relaciones a partir de la cual $(R_i)_{i\in I}$ son de primer orden definibles. Por ejemplo, puede $<$ a $\mathbb{Z}$ ser definido por un conjunto de-ary relaciones?

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Keith Kearnes Puntos 246

Cualquier unario o simétrico binario relación se establece-ary. Por lo tanto, para proporcionar una respuesta afirmativa a la pregunta, para dominios $D$ con al menos 3 elementos, esto es suficiente para mostrar que cualquier relación en un dominio de es definible a partir de unario y simétrico binario relaciones.

Caso 1. $D$ es finito, pero al menos se ha $3$ elementos.

En este caso, cualquier relación en $D$es p.p.-definibles a partir de relaciones unarias y las relaciones de equivalencia. Para ver esto, deje $\Omega$ ser el conjunto de todas las relaciones unarias y las relaciones de equivalencia en $D$. No es difícil a ver que el único los polimorfismos $f:\langle D; \Omega\rangle^k\to \langle D; \Omega\rangle$ son la proyección de los mapas. Esto implica que cualquier finitary la relación en $D$ es p.p.-definible de $\Omega$, de acuerdo a los resultados de

Bodnarcuk, V. G.; Kaluznin, L. A.; Kotov, V. N.; Romov, B. A.
La teoría de Galois para Post-álgebras. I, II.
Kibernetika (Kiev) de 1969, no. 3, 1-10; ibid. De 1969, no. 5, 1-9.

Caso 2. $D$ es infinito.

Deje $R$ ser $k$-ary relación en $D$. Partición de $D$ a $k+1$ subconjuntos de igual tamaño, $D_0, D_1, \ldots, D_k$. Para cada una de las $k$-tupla, $t=(i_0,\ldots,i_{k-1})\in \{0,\ldots,k\}^k$ Voy a explicar cómo definir $$R_t = R\cap (D_{i_0}\times \cdots \times D_{i_{k-1}}).$$ A continuación, $R$ puede ser definida como la unión de la $R_t$'s.

Deje $E = D_j$ para algunos $D_j$ diferente de cualquiera de $D_{i_0}, \ldots, D_{i_{k-1}}$. Esto es posible, ya hay más de $k$ de la $D_j$'s. Ahora elija una inyección de $f:R_t\to E$. Es fácil comprobar que $|R_t|\leq |D|=|E|$, así que esto es posible.

Para cualquier $r=(r_0,\ldots,r_{k-1})\in R_t$, y cualquier $i<k$, poner los pares de $(r_i, f(r)), (f(r), r_i)$ en una relación $S_i$. No ponga el resto de los pares en $S_i$.

La relación $R_t$ es definible a partir de la unario relación $E$ y simétrico binario relaciones $S_i$. Es decir, $(r_0,\ldots,r_{k-1})\in R_t$ fib $r_i\notin E$ cualquier $i$, y, $\exists e\in E$ tal que $(r_i,e)\in S_i$ para cada una de las $i$. \\\


La unario de las relaciones y el simétrico binario relaciones no son suficientes para p.p.-definir todas las relaciones en un $2$-elemento dominio. Por ejemplo, usted no puede p.p.-definir $$\{(0,0,1), (0,1,0), (1,0,0)\}.$$ Pero usted puede p.p.-definir todas las relaciones en la $2$-elemento de dominio de set-ary unario y ternarios relaciones con un argumento como el uno para el Caso 1

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