占詩源,姜廣浩
(淮北師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,安徽淮北235000)
1977年,Hutton[1]給出了極小族的概念(以下稱為Hutton意義下的極小族),并得到完備格L中的所有元都存在極小族.1984年,王國俊[2]指出這種極小族的存在性不能推出完全分配律;1985年,他繼而在文獻(xiàn)[3]中引入了一個(gè)稍強(qiáng)極小集和對偶極大集的概念,并證明了它的存在性及它和完全分配律的等價(jià)性;1986年,他在文獻(xiàn)[4]中構(gòu)造出了更加廣泛的φ-極小集概念及其對偶φ-極大集概念.這些結(jié)果對進(jìn)一步研究余定向極大集起到了重要作用.關(guān)于完備格上的極小族、極大族和完全分配格的相關(guān)理論可參見文獻(xiàn)[5-7].本文基于對偶可數(shù)連續(xù)格對可數(shù)余定向極大集進(jìn)行研究,進(jìn)而討論對偶可數(shù)連續(xù)格的一些內(nèi)部刻畫,獲得了對偶可數(shù)連續(xù)格構(gòu)成完全分配格的一個(gè)充分條件,并探究了完全分配格的若干個(gè)內(nèi)部刻畫.
定義1 設(shè)L是一個(gè)完備格,D?L,如果對于D中的任意一個(gè)可數(shù)集E?D,有d∈D,使得對于任意e∈E,d≤e,則稱D是一個(gè)可數(shù)余定向集,即D關(guān)于可數(shù)集E是余定向的.記De(L)為L中所有可數(shù)余定向子集所構(gòu)成的集合.
定義2 設(shè)L是一個(gè)完備格,a、b∈L.如果對于L中任意一個(gè)可數(shù)余定向集D,inf D≤a,存在m∈D,使得m≤b,則稱a對偶可數(shù)way-below b,記作a?eb.
定義3 設(shè)L是一個(gè)完備格,若對于任意a∈L,a=inf{b∈L│a?eb},則稱L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格.?a∈L,記?a={x∈L│a?ex},上集↑a={x∈L│a≤x}.若?a∈L,a=inf?a,則?e稱為對偶可數(shù)逼近的.
定義4設(shè)a∈L,F(xiàn)∈De(L),F(xiàn)稱為a的可數(shù)余定向極大集,如果滿足
(1)inf F=a;
(2)當(dāng)D∈De(L)且inf D≤a時(shí),?b∈F,存在d∈D,使得d≤b.
如果a有可數(shù)余定向極大集,則a一定有最大可數(shù)余定向極大集,記為γ(a).
由定義3和定義4有如下命題.
命題1 設(shè)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,則?a∈L,?a是a的最大可數(shù)余定向極大集.
注1 可數(shù)余定向極大集不一定是可數(shù)余定向集.如:任意一個(gè)可數(shù)極大族都是可數(shù)余定向極大集,而不一定均是可數(shù)余定向集.
定義5[8]完備格(L,≤,∨,∧)(簡記為L)稱作完全分配格,是指L滿足如下2個(gè)條件:
定義8[9]設(shè)L是一個(gè)完備格,a∈L.如果a=x∧y,得到a=x或a=y,則稱a為既約元.如果x∧y≤a,得到x≤a或y≤a,則稱a為素元.如果a=x∨y,得到a=x或a=y,則稱a為并既約元.如果a≤x∨y,得到a≤x或a≤y,則稱a為余素元.用IRRL、PRIMEL、M、N分別表示L的所有既約元、素元、并既約元、余素元所組成的集合.
定理1 設(shè)L是一個(gè)完備格,則下面的條件是等價(jià)的:
(1)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格;
(2)L是一個(gè)可數(shù)余定向分配格;
(3)?a∈L,a有可數(shù)余定向極大集;
(4)在Hutton意義下,?a∈L,a有可數(shù)余定向極大集,并且L滿足第二可數(shù)余定向無限分配律.
證明 由定義3和定義7可知(1)?(2).由定義3和定義 4可知(1)?(3).而(3)?(4)是顯然的,下面只需要證明(4)?(3).
在Hutton意義下,?a∈L,a有可數(shù)余定向極大集 γ(a),那么有 inf γ(a)=a.另外設(shè) P={pi│i∈I}∈De(L),并且inf P≤a.令Q={a∨pi│i∈I}∈De(L),而所以?x∈γ(a),存在y∈Q,使得y≤x.此時(shí)就存在z∈P,使得y=a∨z,則有z≤x.那么γ(a)就是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集.即條件(3)成立.
定理2 設(shè)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,映射f:L→De(L),a→γ(a),則有
(1)?a∈L,γ(a)是一個(gè)上集;
(2)?a∈L,γ(a)是一個(gè)可數(shù)余定向集;
(3)?a、b∈L并且a≤b,有f(b)?f(a);
(4)?a∈L,{ai│i∈I}∈De(L),有
證明 (1)設(shè) m∈γ(a),則存在 n∈↑γ(a),使得n≤m并且inf(↑γ(a))=a.?D∈De(L),inf D≤a,由γ(a)的定義可知,存在q∈D,使得 q≤n,則有q≤n≤m,所以↑γ(a)是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集.因?yàn)棣茫╝)是a的最大可數(shù)余定向極大集,故γ(a)?↑γ(a).即有 m∈↑γ(a),所以 γ(a)是一個(gè)上集.
(2)由定義4易得.
(3)?a,b∈L,并且a≤b,設(shè)T=f(a)∪f(b),那么有
inf T=inf f(a)∧inf f(b)=a∧b=a
?D∈De(L),inf D≤a,?x∈T,如果x∈f(a),那么存在y∈D,使得y≤x;如果x∈f(b),inf D≤a≤b,那么存在z∈D,使得z≤x.綜上可知,T是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集,則有T?f(a).即有f(a)∪f(b),所以有f(b)?f(a).
命題2 設(shè)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,則?a∈L,a=inf(↑a∩IRRL).
證明 由定義8直接可得.
定理3 設(shè)L是一個(gè)可數(shù)連續(xù)格,且是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,A?L且a∈L.如果A是a的可數(shù)余定向極大集,則↑A∩IRRL也是a的可數(shù)余定向極大集.
證明 (1)證明a=inf(↑A∩IRRL).由于a=inf A=inf↑A≤inf(↑A∩IRRL),因此只需要證明inf(↑A∩IRRL)≤a.由命題2可知?x∈↑A,有x=inf(↑x∩IRRL).又↑x?↑A,因此inf(↑A∩IRRL)≤x.故有
inf(↑A∩IRRL)≤inf↑A=a
綜上有 a=inf(↑A∩IRRL).
(2)設(shè)U是一個(gè)可數(shù)余定向集,并且inf U≤a.由于?x∈↑A∩IRRL,存在y≤A,使得y≤x,因此由A是a的可數(shù)余定向極大集,可知存在z∈U,使得z≤y≤x.
綜合(1)和(2)可知↑A∩IRRL是 a的可數(shù)余定向極大集.
定理4 設(shè)L是一個(gè)可數(shù)連續(xù)格,且是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,則?a∈L,?a∩IRRL是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集.
證明 由于?a∈L,?a是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集,并且還是一個(gè)上集,因此由定理3可得?a∈L,?a∩IRRL是a的可數(shù)余定向極大集.
注2 一般情況下,定理4中的IRRL不能用PRIMEI替代.如:若L是一個(gè)由五邊形構(gòu)成的完備格,那么L就是一個(gè)可數(shù)連續(xù)格且是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,假設(shè) b<a且 a、b?{0,1},則?b∩PRIMEI={a,1},這顯然不是b的可數(shù)余定向極大集.
定理5 設(shè)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,映射f:L→De(L),a→γ(a),則
?a、b∈L,f(a∧b)=f(a)∪f(b)?L為一個(gè)鏈
證明 “?”如果L為一個(gè)鏈,那么?a、b∈L,{a,b}是可數(shù)余定向集,所以由定理2可知,f(a∧b)=f(a)∪f(b).
“?”設(shè)?a、b∈L,均有f(a∧b)=f(a)∪f(b).下面證明a≤b或者b≤a.對于?a、b∈L,假設(shè)a與b是不可比的,那么f(a)與f(b)一定是互不包含的.即存在m、n,使得m∈f(a)但m?f(a)且n∈f(b)但n?f(a).因?yàn)閒(a∧b)是一個(gè)可數(shù)余定向集,所以m∧n∈f(a∧b)=f(a)∪f(b),那么有m∧n∈f(a),或者m∧n∈f(b),矛盾.所以a與b是可比的.故L為一個(gè)鏈.
推論 設(shè)L是一個(gè)對偶可數(shù)連續(xù)格,映射f:L→De(L),a→γ(a),如果?a、b∈L,f(a∧b)=f(a)∪f(b)總成立,那么L是完全分配格.
定理6 設(shè)L是一個(gè)完備格,則下面的條件是等價(jià)的:
(1)L是一個(gè)完全分配格;
(2)?a∈L,?a∩IRRL是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集,并且L是可分配的;
(3)?a∈L,?a∩PRIMEL是a的一個(gè)可數(shù)余定向極大集;
(4)?a∈L,?a∩PRIMEL是a的可數(shù)極大族;
(5)?a∈L,?a∩IRRL是a的可數(shù)極大族.
證明 由定理 4可得(1)?(2).(2)?(3)是顯然的.由文獻(xiàn)[3]的定理 2.4可類似證得(4)?(1)和(5)?(1),從而可得(4)?(5).所以現(xiàn)只需證明(3)?(4).
若(3)成立,則有 a=inf(?a∩PRIMEL).令 S?L且inf S≤a.若T是由S的所有有限子集組成的集合,且F={inf B│B∈T},那么S?F且inf S=inf F≤a,則F是一個(gè)可數(shù)余定向集.由(3)可得,?x∈?a∩PRIMEL,存在 y∈F,使得 y≤x.因此存在 y1,y2,…,yn-1,yn∈S,使得所以由 x∈PRIMEL 可知,存在yi,使得yi≤x.綜上知?a∩PRIMEL是a的可數(shù)極大族.
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