Hier wird aber gesagt dass die Äquivalenzklasse von X bedeutet dass y in X liegt sodass y mit x in relation steht. Das heißt rein theoretisch schließt man nicht aus dass die Relation zb asymmetrisch sein darf
Wenn von Äquivalenzklassen geredet wird, dann wird implizit angenommen, dass ~ hier eine Äquivalenzrelation ist. Prinzipiell ist die Definition auch für beliebige Relationen möglich, aber dann würde man [x] nicht mehr Äquivalenzklasse nennen.
zudem frage ich mich warum y in X und nicht x in X deklariert wird?
Machen wir mal ein ganz konkretes, nicht besonders mathematisches Beispiel. Wir haben eine Menge M von Menschen, sagen wir:
M ={Anna, Bernd, Claus, Dennis, Emily}.
Die haben alle für Freitagabend Pläne:
- Anna und Bernd gehen zusammen ins Kino
- Claus und Dennis feiern zusammen in der Disco
- Emily geht alleine ins Fitness-Studio
Wir können jetzt auf M eine Äquivalenzrelation definieren durch:
x ~ y genau dann wenn x am Freitagabend gemeinsam mit y unterwegs ist.
D.h. wir haben z.B. Anna ~ Bernd, aber nicht Claus ~ Emily.
Du kannst zur Übung gerne nachprüfen, dass ~ eine Äquivalenzrelation ist.
Schauen wir uns nun beispielsweise die Äquivalenzklasse von Anna an:
[Anna] = { y ∈ M | Anna ~ y}.
Das ist die Menge aller Menschen (aus M), die Freitagabend gemeinsam mit Anna unterwegs sind. Das sind gerade Anna und Bernd:
[Anna] = {Anna, Bernd}.
Analog berechnen wir:
- [Bernd] = {Anna, Bernd},
- [Claus] = [Dennis] = {Claus, Dennis},
- [Emily] = {Emily}.
D.h. es gibt eigentlich nur 3 unterschiedliche Äquivalenzklassen, nämlich [Anna], [Claus] und [Emily]. Unsere Äquivalenzrelation hat dadurch unsere ursprüngliche Menge M auf relativ natürliche Weise in 3 paarweise disjunkte Gruppen aufgeteilt.
Das gibt uns den Vorteil, dass wir nun über [Anna] als "Anna's Gruppe" reden können, statt über "Anna und Bernd". Das ist hilfreich, wenn wir Aussagen treffen wollen, die sich nicht für die konkreten Menschen interessieren sondern jeweils für ganze Gruppen zutreffend sind.
Bei mathematischeren Beispielen kannst du genauso denken: [x] ist einfach die Gruppe (im nicht algebraischen Sinn), zu der x gehört. Und jede Äquivalenzrelation garantiert, dass diese Gruppen paarweise disjunkt sind.