格与布尔代数
重点:格与布尔代数的有关概念及例子。
定义:设 是偏序集,如果对
,
都有最小上界 (记
)和最大下界 (记
),则称
关于
构成一个格。
其中符号 可看成
的二元运算,并非命题逻辑中的联结词符号。格
也记作
。
例1、设 为正整数,
表示
的所有正因子的集合,
表示整除关系,则
构成格,
,
的最小公倍数
的最大公约数
如: ,
,
,
。
下图给出了格 ,
,
,
例2、判断下图中的偏序集是否构成格,并说明理由。
解:都不是格。
(1) 没有上界。
(2) 有上界
,但无最小上界。
(3) 有上界
,但无最小上界。
1、对偶原理:设 是含有格中的元素以及符号
的命题,令
是将
中的
分别改写成
所得到的命题,称为
的对偶命题。若
对一切格为真,则
也对一切格为真。
2、性质:设 为格,则运算
和
适合交换律,结合律,幂等律和吸收律,即
,有
(1)交换律 ,
(2)结合律 ,
(3)幂等律 ,
(4)吸收律 ,
以上每组定律都是互为对偶的两个命题。
三、分配格,有界格,有补格。
分配律指: ,
。
全上界指存在 ,对
,有
。
全下界指存在 ,对
,有
。
全上界记为 ,全下界记为
,有界格也记为
。
3、有补格——有界格 ,若对
,存在
的补元 (记
),使
,
,则称为有补格。
4、有补分配格——有补格且是分配格。
例3、所有的有限格 (指格中的元素有限个)都是有界格。
如例1中,格 中的全上界为
,全下界为
。
但 和
不是有补格 (思考:为什么?)
是有补格,
互为补元,
互为补元。
是有补格,
互为补元,
与
,
与
,
与
互为补元。
例4、判断下图中所表示的格是否有补格。
解:(1) 不是有补格,因只有 互为补元,
均无补元。
(2) 是有补格, 互为补元,
中任两个互为补元。
(3) 是有补格, 互为补元,
的补元是
,
的补元是
和
。
5、有补分配格中任意元素的补元是唯一的。
1、定义:有补分配格称布尔代数,记为 ,其中“
”表示求补运算。
例5、(1) 集合代数 是布尔代数。
(2) 开关代数 是布尔代数,其中
为与运算,
为或运算,
为非运算。
2、性质。
设 为布尔代数,则
(1) ,
,
(2) ,
德·摩根律
3、有限布尔代数的表示定理
对每个有限布尔代数 ,都存在一个有限集合
,使得
与其同构。
由这个定理知,有限布尔代数的元素只能是 个,即
。