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格与布尔代数 ​

设 ⟨S,≼⟩ 是一个偏序集,若 ∀a,b∈S,存在上确界和下确界,则称 ⟨S,≼⟩ 是一个格。

保联与保交 ​

把求 {x,y} 的上确界和下确界看作 x 和 y 的二元运算 ∨ 和 ∧,称为保联和保交。

通常把在偏序关系的基础上定义的格称为偏序格。

实例 ​

正因子格 ​

n 是正整数,Sn 是 n 的所有正因子的集合,Sn 关于整除关系 D 构格,称为正因子格。

  • x∨y=lcm(x,y)
  • x∧y=gcd(x,y)

幂集格 ​

⟨P(B),⊆⟩ 是一个格,称为幂集格。

  • A∨B=A∪B
  • A∧B=A∩B

整数集 ​

⟨Z,≤⟩ 是一个格。

  • a∨b=max(a,b)
  • a∧b=min(a,b)

子群格 ​

子群格是一个格。

L(G)={H | H≤G}

对任意的 H1,H2∈L(G),H1∩H2 是 G 的子群,⟨H1∪H2⟩ 是由 H1 和 H2 生成的子群。(即包含 H1 和 H2 的最小子群)。

  • H∨K=⟨H∪K⟩
  • H∧K=H∩K

格的性质 ​

对偶原理 ​

设 f 是各种元素以及符号 =,≼,≽,∨,∧ 的命题,令 f∗ 是 f 的对偶命题,即将 f 中的 =,≼,≽,∨,∧ 分别替换为 ≠,≽,≼,∧,∨。

若 f 是真,则 f∗ 也是真。

计算律 ​

  • 交换律:
    • a∨b=b∨a
    • a∧b=b∧a
  • 结合律:
    • (a∨b)∨c=a∨(b∨c)
    • (a∧b)∧c=a∧(b∧c)
  • 幂等律:
    • a∨a=a
    • a∧a=a
  • 吸收律:
    • a∨(a∧b)=a
    • a∧(a∨b)=a

序与运算的关系 ​

若 L 是一个格,a,b∈L,则

  • a≼b⇔a∨b=b⇔a∧b=a
  • a≽b⇔a∨b=a⇔a∧b=b

保序:即

∀a,b,c,d∈L,a≼b∧c≼d⇒a∨c≼b∨d且a∧c≼b∧d

一般不满足分配律。

子格 ​

设 ⟨L,∧,∨⟩ 是一个格,S 是 L 的一个非空子集,若 S 关于 ∧ 和 ∨ 构成一个格,则称 ⟨S,∧,∨⟩ 是 ⟨L,∧,∨⟩ 的一个子格。

分配格 ​

设 ⟨L,∧,∨⟩ 是一个格,若 ∀a,b,c∈L,满足分配律:

a∧(b∨c)=(a∧b)∨(a∧c)a∨(b∧c)=(a∨b)∧(a∨c)

则称 ⟨L,∧,∨⟩ 是一个分配格。

分配格实例

分配格的判定 ​

当且仅当不含与钻石格或五边形格同构的子格。

全上界、全下界 ​

  • 若存在 a∈L,使得 ∀x∈L,x≼a,则称 a 是 L 的一个全上界。
  • 若存在 b∈L,使得 ∀x∈L,b≼x,则称 b 是 L 的一个全下界。

L 中的全上界与全下界即为 L 的最大元和最小元。

一般将格 L 的全上界记为 1,全下界记为 0。 若 L 存在全上界或全下界,则一定是唯一的。

有界格 ​

若 L 存在全上界和全下界,则称 L 是一个有界格。 一般将有界格记为 ⟨L,∧,∨,0,1⟩。 ∀a∈L,有

a∨0=0,a∨1=1,a∧0=0,a∧1=1

注意, ∨ 和 ∧ 是对偶运算。 0 是 ∧ 的零元,是 ∨ 的单位元。 1 是 ∨ 的零元,是 ∧ 的单位元。

对于涉及到有界格的命题,如果其中含有全下界 0 或全上界 1,在求该命题的对偶命题时,必须将 0 替换成 1,而将 1 替换成 0。

补元 ​

设 ⟨L,∧,∨,0,1⟩ 是一个有界格,若 ∀a∈L,存在 a′,使得

a∧a′=0,a∨a′=1

则称 a′ 是 a 的补元。 a 和 a′ 互为补元。

补元是唯一的。 称任何元素都有补元的有界格为有补格。

布尔代数 ​

如果一个格是有补分配格,则称其为布尔代数,记为 ⟨B,∧,∨,′,0,1⟩。

实例:正因子格、幂集格、命题代数、子群格。

有限布尔代数 ​

论域 B 为有限集合的布尔代数称为有限布尔代数。 设格 0∈L,L 是格, 若 ∃a∈L,∀x∈L,0≺x≼a⇔x=a 则称 a 是 L 的原子。

原子实例

设 A 是 有限布尔代数系统 B 的全体原子构成的集合,则 B 同构于 A 的幂集代数 P(A)。

推论:

  1. 有限布尔代数的基数为 2n。
  2. 任何等势的有限布尔代数同构。

离散数学复习笔记