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 。