有时也将x£y记为y³x,称为y大于等于x,将xx,称为y大于x。
2.2.7定义上界和下界是偏序结构,XÍA,aÎA。
(1)a是X的上界定义为:
("xÎX)(x£a)
(2)a是X的下界定义为:
("xÎX)(a£x)
如果a是X的上界(下界)且b³a(b£a),则b也是X的上界
(下界),所以X的上界和下界可以有多个。
如对于N的子集Nn来说,n,n+1,……都是它的上界。
另一方面,X不一定有上界和下界,如实数R的整数子集Z就没有上界和下界。
2.2.8定义上确界和下确界是偏序结构,XÍA,aÎA。
(1)a是X的上确界定义为:
1.1a是X的上界
1.2("xÎA)(x是X的上界®a£x)
(2)a是X的下确界界定义为:
2.1a是X的下界
2.2("xÎA)(x是X的下界®x£a)
X的上确界(下确界)不一定存在。
X的上界(下界)不存在时,当然X的上确界(下确界)不存在,就是X的上界(下界)存在时,X的上确界(下确界)也可能不存在。
如在例2.2.4的中,子集{0,1}有上界2和3,但没有上确界,子集{2,3}有下界0和1,但没有下确界。
在偏序结构中,设{Ai|iÎI}ÍG,如果iIAiÎG,则iIAi是{Ai|iÎI}的下确界,如果iIAiÎG,则iIAi是{Ai|iÎI}的上确界。
2.2.9定理上确界(下确界)是唯一的。
证设a和b都是X的上确界。
因为b是X的上界,所以由a的上确界条件1.1得a³b,同理可得b³a,因此a=b。
■
2.2.10定义最大元和最小元是偏序结构,XÍA,aÎA。
(1)a是X的最大元定义为:
(aÎX)Ù("xÎX)(x£a)
(2)a是X的最小元定义为:
(aÎX)Ù("xÎX)(a£x)
与上界和下界的条件相比,可以看出最大元一定是上界,最小元一定是下界。
如果a是X的最大元,则aÎX,所以任给X的上界x,都有x³a,因此a还是X的上确界。
但X的上确界不一定是X的最大元。
如在例2.2.4中的中,3是子集{0,1,2}的上确界,但不是子集{0,1,2}的最大元。
类似地,X的最小元是X的下确界,但X的下确界不一定是X的最小元。
2.2.11定义极大元和极小元是偏序结构,XÍA,aÎA。
(1)a是X的极大元定义为:
(aÎX)Ù("xÎX)(a£x®x=a)
(2)a是X的极小元定义为:
(aÎX)Ù("xÎX)(x£a®x=a)
将A上偏序关系看做一种广义的大小关系,并参照熟悉的数的小于等于关系,则上界,下界,上确界,下确界,最大元,最小元是容易理解的,不容易理解的是极大元和极小元。
极大元和最大元不同,X的最大元是说它比X中其它元素都大,而X的极大元只是说X中没有比它大的元素。
所以最大元一定是极大元,但X可以没有最大元而有极大元,并且极大元可以不至一个。
如在例2.2.4中,对于偏序关系R来说,A本身就有极大元2和3,但A没有最大元。
极小元和最小元的关系是类似的。
2.2.11例是偏序结构,ÆÍA。
因为Æ没有任何元素,所以A中所有元素都是Æ的上界,因此A的最小元就是Æ的上确界。
类似地,A中所有元素都是Æ的下界,因此A的最大元就是Æ的下确界。
2.2.12例考虑整除结构(见例2.2.5)。
任给x,yÎN,{x,y}的上确界就是x,y的最小公倍数,{x,y}的下确界就是x,y的最大公因数,它们一定存在。
1是N的最小元,0是N的最大元。
任给XÍN,如果1ÏX,则X中的任何素数都是极小元。
是偏序结构。
如果x£yÚy£x,则称x,y可比较,反之,如果Ø(x£y)ÙØ(y£x),则称x,y不可比较。
如在例2.2.4中,对于偏序偏序结构来说,1和2不可比较,又如在整除结构中,任何两个素数都不可比较。
如果偏序关系£使得A中任何两个两个元素都可比较,则称£有可比较性。
和自返性、对称性、反对称性、传递性类似,A上偏序£有可比较性可表示为A2ÍRÈR1。
2.2.13定义全序关系和全序结构£是A上偏序关系。
(1)如果£有可比较性,即"x,yÎA(x£yÚy£x),则称R是A上全序关系,简称R是A上全序。
(2)偏序结构称为全序结构。
A上全序也称为A上线形序。
A上全序的等价条件是:
"x,yÎA(xy)
最常见的全序结构是、、、。
G是集合族,由单调集合族的定义可知:
G上的包含关系是全序关系当且仅当G是单调的。
如果将A的元素依全序关系排成次序,则它的直观形象将是一条直线。
因此,A上全序也称为A上线形序。
反之依偏序关系将A的元素排成次序,如果它的直观形象将是一条直线,则这个偏序关系就是全序关系。
2.3子结构同态和同构
2.3.1定义子结构是关系结构,BÍA。
也是关系结构,称为的子结构。
2.3.2定理
(1)偏序结构的子结构还是偏序结构。
(2)全序结构的子结构还是全序结构。
是偏序结构,BÍA。
如果是全序结构,则称B是A的线形链。
设XÍBÍA。
因为XÍA,所以对于来说,X有最大元、最小元、极大元和极小元的概念。
又因为XÍB,所以对于的子结构(£B是£A在A上的限制)来说,X也有最大元、最小元、极大元和极小元的概念。
由XÍB可知("x,yÎX)(x£Ay«x£By),而以上四个概念的定义中只涉及到X中的元素,因此它们实际上是一样的。
然而,上界、下界、上确界和下确界就依赖于A和B了,因为这些概念的定义中,分别涉及到A和B的元素。
如对于集合X={x|xÎQ且x2<2}来说,在中它没有上确界和下确界,但在中它就有上确界
和下确界
。
在例2.2.4中,取B={0,1,2},对于偏序结构来说,B有上界3,但对于它的子结构来说,B就没有上界。
2.3.3定义保持关系RA是A上n元关系,RB是B上n元关系。
f是A到B的映射,f称为保持RA到RB的关系,如果:
("x1,…,xnÎA)(ÎRA«ÎRB)。
2.3.4定义同态、是两个关系结构,RAi就RBi的元数相同(1£i£n)。
f是A到B的映射。
如果任给1£i£n,f都保持RAi到RBi的关系,则称f是
到的同态映射。
如果、是偏序结构,则f是到的同态映射的条件是:
("x,yÎA)(x£Ay«f(x)£Bf(y))。
如果同态映射f是满射,则称f是满同态。
取C=ran(f),取的子结构,则f是到的满同态。
如果同态映射f是单射,则称f是单同态。
2.3.5定理、都是偏序结构,f是到的同态,则f是单同态。
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2.3.6定理、都是关系结构,f是到的同态,如果偏序结构,则也是偏序结构。
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2.3.7定义同构
(1)f是到的同态映射,如果f是双射,则称f是到的同构映射。
(2)如果存在到的同构映射f,则称和同构,记为
≌。
为了将f也表示出来,可以记为
f:
≌。
2.3.8定理同构是等价关系。
(1)到。
(2)如果≌,则
≌。
(3)如果≌且
≌,则
≌。
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如果f是单同态。
取C=ran(f),取的子结构,则f:
≌。
因此,单同态也称为嵌入。
2.3.9例B={1,2,3,5,6,10,15,30},取是整除结构的子结构。
A={2,3,5},取偏序结构
。
定义P(A)到B的映射
f:
P(A)®B=
1
如果X=Æ
X中的数的乘积
如果X¹Æ,
如f({2,5})=10,f({2,3,5})=30等。
f是
到的同构映射,所以
≌。
2.3.10例是偏序集,恒等映射iA是A到自身的同构映射。
但除恒等映射外,A到自身还可能有其它的同构映射。
如:
f:
Z®Zf(x)=x+1
也是到自身的同构映射。
、是偏序关系,f是到的同构映射的另一个条件是:
("x,yÎA)(x2.3.11例f是到的同构映射,则f一定是iN。
2.3.12定理、都是全序结构,如果f是双射且("x,yÎA)(x£Ay®f(x)£Bf(y)),则f是到的同构映射。
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