格

  • 格
    • 定义
      • 偏序格:
        • 设 ⟨S,⪯⟩\langle S,\preceq \rangle 是偏序集,若 ∀x,y∈S\forall x,y \in S 满足 {x,y}\{x,y\} 都在 SS 存在最小上界和最大下界,则 SS 是偏序格。
        • 定义保交 x∨yx \lor y 为取 x,yx,y 的最小上界,保联 x∧yx \land y 为取 x,yx,y 的最大下界。
      • 代数格:
        • 设 ⟨S,⋆,∘⟩\langle S,\star,\circ \rangle 为代数系统,⋆,∘\star,\circ 具有交换律、结合律、吸收律,则 SS 是代数格。
        • 可以定义 SS 中的偏序关系 ⪯\preceq:x⪯y  ⟺  x∘y=yx \preceq y \iff x \circ y = y。
        • ∧,∨\land,\lor 满足 x∧y=x⋆y,x∨y=x∘yx\land y = x \star y,x\lor y = x \circ y。
      • 偏序格和代数格的定义是等价的,统称为格。
    • 性质
      • 由定义,对于 ∧\land 有 a∧b⪯a,a∧b⪯ba \land b \preceq a,a\land b \preceq b,对 ∨\lor 有 a∨b⪰a,a∨b⪰ba \lor b \succeq a, a\lor b \succeq b。
      • ⪯\preceq 和 ⪰\succeq、∨\lor 和 ∧\land 对偶。已知格 LL,∀a,b∈L\forall a,b\in L,a∧b⪯a  ⟺  a∨b⪰aa\land b \preceq a \iff a \lor b \succeq a。
      • ∨,∧\lor,\land 具有交换律、结合律、吸收律、幂等律。幂等律可以由吸收律推出。
      • a⪯b  ⟺  a∧b=a  ⟺  a∨b=ba \preceq b \iff a \land b = a \iff a \lor b = b。
      • 若 a⪯b,c⪯da \preceq b,c \preceq d,则 a∧c⪯b∧da \land c \preceq b \land d,a∨c⪯b∨da \lor c \preceq b \lor d,称为保序性。
      • a∨(b∧c)⪯(a∨b)∧(a∨c)a \lor (b \land c) \preceq (a \lor b) \land (a \lor c),(a∧b)∨(a∧c)⪯a∧(b∨c)(a \land b) \lor (a \land c) \preceq a \land (b \lor c),即 ∧,∨\land,\lor 不一定有分配律。
      • 已知 ⟨L,∧,∨⟩\langle L,\land,\lor \rangle 是格,S⊆LS \subseteq L,若 SS 关于 ∧,∨\land,\lor 构成格,则 SS 是 LL 的子格。
  • 分配格
    • 定义
      • 已知 ⟨L,∧,∨⟩\langle L,\land,\lor \rangle 是格,若 ∧,∨\land,\lor 满足分配律,则 LL 是分配格。
    • 判定
      • 钻石格和五角格不是分配格。
      • 格不是分配格   ⟺  \iff 包含与钻石格或五角格同构的子格。
      • 小于 55 元的格、一条链都是分配格。
  • 有界格
    • 定义
      • 已知 LL 是格
        • 若存在 a∈La\in L 满足 ∀x∈L,a⪯x\forall x \in L,a \preceq x,则 aa 是全下界,记作 00。
        • 若存在 a∈La\in L 满足 ∀x∈L,a⪰x\forall x \in L,a \succeq x,则 aa 是全上界,记作 11。
    • 性质
      • 若存在全上界或全下界,则其是唯一的。
      • nn 元有限格一定是有界格,a1∧a2∧⋯∧an=0a_1 \land a_2 \land \cdots \land a_n = 0,a1∨a2∨⋯∨an=1a_1 \lor a_2 \lor \cdots \lor a_n = 1。
      • 无限格可能是有界格。
  • 有补格
    • 定义
      • 已知 LL 是有界格,a∈La\in L,若存在 b∈Lb \in L,满足 a∧b=0a \land b = 0 且 a∨b=1a \lor b = 1,则 aa 有补,bb 是 aa 的补元。
      • 若 ∀a∈L\forall a \in L,aa 都有补,则 LL 为有补格。
    • 性质
      • bb 是 aa 的补元   ⟺  \iff aa 是 bb 的补元,称为 a,ba,b 互补。
      • 0,10,1 总是互补,其他元素不一定有补,补元也不一定唯一。
      • 对于有界分配格,若存在补元,则补元唯一。
  • 布尔代数
    • 定义
      • 定义 1:
        • 若 LL 是有补分配格,则 LL 是布尔代数。
        • 因为 ∀a∈L\forall a \in L 有唯一补元,则可以定义该补元为 a′a',′' 为求补运算。
      • 定义 2:
        • 若 ⟨L,⋆,∘⟩\langle L,\star,\circ \rangle 满足交换律、分配律、同一律、补元律,则 LL 为布尔代数。
        • 同一律:a⋆1=aa \star 1=a,a∘0=aa\circ 0=a
        • 补元律:a⋆a′=0a\star a'=0,a∘a′=1a\circ a'=1
    • 性质
      • 已知 BB 是布尔代数:
        • 双重否定律:∀a∈B\forall a \in B,(a′)′=a(a')'=a
        • 德摩根律:∀a,b∈B\forall a,b\in B,(a∧b)′=a′∨b′(a \land b)' = a' \lor b',(a∨b)′=a′∧b′(a \lor b)' = a' \land b'
      • 定义 LL 中的原子 aa 满足 ∀b∈L,0≺b⪯a\forall b\in L,0\prec b\preceq a。对任何有限布尔代数 BB,AA 是其原子的集合,则 B≅P(A)B \cong P(A)。
        • 任何有限布尔代数 BB 满足 ∣B∣=2n,n∈N|B|=2^n,n\in \mathrm{\boldsymbol N}。
        • 任何等势的有限布尔代数都是同构的。