是格(L,≤)的子格。

格的定义

偏序格

定义:给出一个偏序集(L,≤),如果对于任意a,b∈L,L的子集{a, b}在L中都有一个最大下界(记为inf{a, b})和一个最小上界(记为sup{a, b}) 则称(L,≤)为一个格。

???? 全序集是一个格,不是所有偏序集都是格.

离散数学(格与布尔代数)_一对一离散数学(格与布尔代数)_偏序_02

偏序子格

定义:设(L,≤)是格,S ⊆ L,如果(S,≤)是格,则称(S,≤)是格(L,≤)的子格。

离散数学(格与布尔代数)_布尔代数_03

代数格

定义:设L是一个集合,×,⊕是L上两个二元代数运算,如果这两种运算对于L中元素满足:

  • 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。
  • 吸收律:a ×(a⊕b)= a,
    a ⊕(a×b)= a。
    则称此代数系统(L,×,⊕)为一个格。

????
1️⃣ 设(L, ×, ⊕)是格,则(L, ×)和(L, ⊕) 为交换半群

2️⃣ 满足吸收律可推出它们一定满足幂等律。

代数子格

设(L,×,⊕)是一个代数格,S ⊆ L,(S,×,⊕)称为(L,×,⊕)的一个子格,当且仅当在运算×,⊕下,S是封闭的。

???? (S,×,⊕)是格(L,×,⊕)的子格的充要条件是: S ⊆ L 且(S,×,⊕)是一个格。

代数格与偏序格的等价性

定义:一个偏序格必是一个代数格;反之亦然.

代数子格与偏序子格的关系

  • 若(S,×,⊕)是(L, ×, ⊕)的代数子格,则(S,≤)是 (L,≤)的偏序子格;

  • 若(S,≤)是(L,≤)的偏序子格,则(S,×,⊕) 不一定是(L, ×, ⊕)的代数子格。 (因为代数子格必须满足封闭性)

格的性质

格的其他性质

1️⃣ 设(L,≤)是一个格,a,b是 L 中任意元素,于是 a≤b <=> a×b = a <=> a ⊕ b = b

2️⃣ 设(L,≤)是一个格,a,b,c是 L 中任意元素,如果b≤c,则有 a×b ≤ a×c,a⊕b ≤ a⊕c

3️⃣ 设(L,≤)是一个格,a,b,c是L中任意元素。于是有分配不等式

  • a⊕(b×c) ≤ (a⊕b)×(a⊕c)
  • a×(b⊕c) ≥ (a×b)⊕(a×c)
    (记忆方法:最后进行 ⊕ 的式子小)
    ???? 在一般格中,分配律不是总成立的,但上述分配不等式总是成立的。

4️⃣ 设(L,≤)是一个格,a,b,c是 L 中任意元素,于是,a≤b <=> a⊕(b×c) ≤ b×(a⊕c)

格的同态和同构

1️⃣ 设(L,×,⊕)和(S,∧,∨)是两个格,L到S内的映射g称为(L,×,⊕)到(S,∧,∨)的格同态映射,如果对任意a,b∈L,都有

  • g(a×b)= g(a)∧g(b)
  • g(a⊕b) = g(a)∨g(b).

2️⃣ 格 L 到 L 内的同态映射称为格的自同态映射

3️⃣ 若 g 是 L 到 S 上的同态映射,且是一对一的,则称 g 是格同构映射,并称格 L 与格 S 是同构的。
此时,对任意 x∈L,任意 y∈S ,有 g-1(g(x))=x,g(g-1(y))=y。

4️⃣ 格的同态映射一定是保序映射,但保序不一定是同态
设(L,×,⊕) ≡ (L, ≤)和(S,∧,∨) ≡ (S, ≤)是两个格。如果 g 是 L 到 S 内的同态映射,则 g 是保序映射,
亦即,对任意 a,b∈L,若a≤b,则g(a)≤g(b)。

5️⃣ 设(L,×,⊕)是一个格,g 是此格的自同态映射,于是 g(L)是(L, ×, ⊕)的代数子格。

6️⃣ 设(L,×,⊕), (S,∧,∨)是两个格,若 g 是 L 到 S 上的同构映射,则 g 的逆映射 g-1 是 S 到 L 上的同构映射。

7️⃣ 若格(L,×,⊕) ≡ (L, ≤)和格(S,∧,∨) ≡ (S, ≤) 同构 ,g 是其同构映射, 则对 L 中任意两个元素a,b,有a≤b <=> g(a)≤g(b)

n 维格

离散数学(格与布尔代数)_离散数学_04

几种特殊的格

有界格

定义:格(L,≤)称为有界格,如果它有一个最大元素(记为1)和一个最小元素(记为0),亦即,对任意a∈L,都有 0≤a≤1, 0,1称为格 (L,≤)的界。

???? 有限格必是有界格,有界格不一定是有限格

1️⃣ 若(L,×,⊕, 0, 1)是有界格,则对任意a∈L,恒有
a ⊕ 0 = a, a × 1 = a,
a ⊕ 1 = 1, a × 0 = 0。

2️⃣ 余元素:在有界格(L,×,⊕,0,1)中,一个元素b∈L,称为元素a∈L的余元素,如果a × b = 0, a ⊕ b = 1。

3️⃣ 在有界格中,一元素可能没有余元素;如果有余元素,可以有一个或一个以上的余元素.
离散数学(格与布尔代数)_布尔代数_05

4️⃣ 在有界格(L,×,⊕, 0, 1)中,1是0的唯一 一个余元素,反之亦然。

有余格

定义:称有界格(L,×,⊕,0,1)是一个有余格如果对 L 中每一个元素,都至少有一个余元素。

离散数学(格与布尔代数)_其他_06离散数学(格与布尔代数)_其他_07离散数学(格与布尔代数)_偏序_08

分配格

定义:格(L,×,⊕)称为分配格,如果对任意 a,b,c∈L,恒有
a×(b⊕c) = (a×b)⊕(a×c)
a⊕(b×c) = (a⊕b)×(a⊕c)

离散数学(格与布尔代数)_一对一_09

????
1️⃣ 分配格定义中的两个等式是等价的,可以互相推出

2️⃣ 但不是所有的格都是分配格

3️⃣ 分配格的任意子格仍是分配格。

‼️ L是分配格当且仅当 L 既不含有与五角格同构的子格;也不含有与钻石格同构的子格。
离散数学(格与布尔代数)_布尔代数_10

5️⃣ 任意一个链都是一个分配格

6️⃣ (德摩根定律) 设(L,×,⊕)是一个分配格,对任意a, b∈L,若a,b有余元素a’, b’,则
(a×b)’= a’⊕b’ (a⊕b)’= a’×b’

7️⃣ 设格(L,×,⊕)是分配格,对任意a, b, c∈L,如果a×c = b×c,a⊕c = b⊕c,则a = b。

8️⃣ 设格(L,×,⊕)是一个有余分配格(有界分配格),则对任意a∈L,a 的余元素 a′ 是唯一的。

模格

定义:设(L,≤)是一个格,对任意a, b, c∈L,如果a≤b,都有a⊕(b×c)= b×(a⊕c)则称(L,≤)为模格。

????
1️⃣ 任意一个分配格都是模格

2️⃣ 模格不一定是分配格。

‼️

  • 一个格 L 是模格当且仅当 L 不含与五角格同构的子格。
  • 一个模格是分配格当且仅当 L 不含与钻石格同构的子格
    离散数学(格与布尔代数)_其他_11

4️⃣ 格(L,≤)是模格的充要条件是:
对任意a,b,c∈L,如果a≤b,a×c=b×c,a⊕c=b⊕c,则必有a=b。

布尔代数

布尔代数的定义及其性质

定义: 一个有余分配格是一个布尔代数。记为(B,·,+,ˉ,0,1)。

性质:
离散数学(格与布尔代数)_其他_12
离散数学(格与布尔代数)_偏序_13
离散数学(格与布尔代数)_离散数学_14
离散数学(格与布尔代数)_离散数学_15

Huntington(亨廷顿)公理

定理: 设B是一个至少含有两个不同元素的集合,·,+是定义在B上的两种代数运算,如果对任意a,b,c∈B,满足下面公理:
离散数学(格与布尔代数)_其他_16

子代数

任给一个布尔代数 (B, ·, +, ¯, 0, 1)。若B的一个子集S包含0和1, 且(S,·,+,¯,0,1)仍是一个布尔代数,则称S为B的子代数。

设(B,·,+,¯,0,1)是布尔代数.于是,B的子集S是B的子代数的充要条件是S在运算· ,+,¯ 下是封闭的。

往期回顾

离散数学(集合论)
离散数学(古典数理逻辑)
离散数学(图与网络)
离散数学(数论基础)
离散数学(格与布尔代数)