Основные типы отношений и их свойства

Тип отношения	Свойства
рефлек-сивность	антирефлек-сивность	симмет-ричность	антисиммет-ричность	транзи-тивность
Эквивалентность	+		+		+
Строгий порядок		+			+
Нестрогий порядок	+			+	+

Отношение эквивалентности называется рефлексивное симметричное и транзитивное отношение и содержательно интерпретируется как взаимозаменяемость, одинаковость объектов. Для обозначения отношения эквивалентности используется специальный символ «¥». Запись ¥ означает эквивалентность объектов. Отношение эквивалентности порождает разбиение множества объектов на классы. В каждый класс попадают эквивалентные, т.е. неразличимые по показателю (или группе показателей), объекты.

Отношение строгого порядка является антирефлексивным и транзитивным отношением и может интерпретироваться как предпочтительность в широком смысле одного объекта по сравнению с другим объектом, например «важнее», «лучше», «выше», «больше» и т. п. Для обозначения отношения строгого порядка используется специальный символ «», например если объект строго предпочтительнее объекта , то это записывается в виде . Отношение полного строгого порядка порождает строгое упорядочение объектов по предпочтительности.

Отношение нестрогого порядка есть объединение отношений строгого порядка и эквивалентности и обладает свойствами рефлексивности, антисимметричности и транзитивности. В соответствии с этим для обозначения этого отношения применяется символ «». Запись означает, что объект либо строго предпочтительнее, либо эквивалентен объекту ; другими словами, эта запись интерпретируется как непредпочтительность объекта по сравнению с объектом ; или, например, что объект не хуже объекта . Отношение полного нестрогого порядка порождает строгое упорядочение классов эквивалентных объектов.

Разнообразие возможных объектов, показателей сравнения и видов отношений, встречающихся в реальных измерениях, привело к необходимости установления универсальной системы с отношениями. В качестве такой системы используется числовая система

N=<C,S>,

где С – множество действительных чисел; – множество отношений между числами.

Числовая система называется полной, если С есть множество всех действительных чисел. Отношениям строгого и нестрогого порядка между объектами соответствуют отношения строгого и нестрогого неравенства между числами.

Числовая система используется для унификации процесса измерения. Измерение заключается в отображении объектов эмпирической системы на множество чисел таким образом, чтобы отношения между числами, отображающими объекты, сохраняли отношения между самими объектами. Для того чтобы числовая система сохраняла свойства и отношения объектов, необходимо, чтобы она была изоморфной или по крайней мере гомоморфной эмпирической системе. Числовая система изоморфна эмпирической системе, если они подобны и между ними существует взаимно однозначное отображение (функция) f объектов на множество чисел, такое, что отношение R между объектами имеет место тогда и только тогда, когда имеет место отношение между числами, отображающими объекты на числовой оси. Подобие двух систем с отношениями означает, что количество отношений и их местность в обеих системах одинаково.

Условие взаимной однозначности отображения f является в ряде случаев слишком жестким и не всегда необходимым. Если устранить это условие из предыдущего определения изоморфизма, то приходим к понятию гомоморфизма.

Таким образом, измерение представляет собой отображение объектов эмпирической системы на множество чисел в числовой системе. Схематически это представляется следующим образом

С помощью отображения (функции) f каждому объекту эмпирической системы приписывается число . При таком отображении отношения между числами должны сохранять отношения между объектами, т.е. если , то .

Основными проблемами теории измерений являются проблемы представления и единственности.

Проблема представления заключается в доказательстве возможности представления эмпирической системы с помощью числовой системы, сохраняющей отношения между объектами, т.е. гомоморфной или изоморфной. В теории измерений доказано существование числовых систем для описания множества объектов, связанных отношениями эквивалентности, строгого и нестрогого порядков.

Проблема единственности заключается в определении всех возможных способов представления заданной эмпирической системы различными числовыми системами и установления связи между ними. Проблему единственности можно сформулировать как проблему определения типа шкалы.

Шкалой называется совокупность эмпирической системы М, числовой системы N и отображения f:

.

Пусть отображениями и – две шкалы, различающиеся отображениями и , тогда возникает вопрос о взаимосвязи числовых значений, полученных при отображении одного и того же объекта. Пусть и , где – один и тот же объект эмпирической системы, а и – разные числа. Тогда связь между числами и можно записать в виде функции допустимого преобразования :

.

С помощью функции допустимого преобразования можно описать связь между любыми числовыми системами, выбираемыми для отображения одной и той же эмпирической системы. Например, одна и та же температура может быть измерена и по шкале Фаренгейта () и по шкале Цельсия ().

Шкалы измерений

В основе оценки лежит процесс сопоставления значений качественных или количественных характеристик исследуемой системы значениям соответствующих шкал. Тип шкалы определяется свойствами допустимого преобразования .

К наиболее употребимым в практике измерений типам шкал относятся: наименований; порядковая; интервалов; отношений; разностей; абсолютная.