分配格是一种组合构形,它是满足下述条件的格:对于格的任意元素x,y和z,均有x∧(y∨z)=(x∧y)∨(x∧z)。由于格中结运算和交运算的对称性,上述条件等价于x∨(y∧z)=(x∨y)∧(x∨z),当L为分配格时,交运算对于结运算满足分配律,而且反之亦真。
布尔格、
除数格、
理想格、链等均为分配格。
基本介绍
分配格是格论中重要的一类格,设L是格,对任意x,y,z∈L,若下列条件之一成立:
L6 (x∧y)∨(y∧z)∨(z∧x)=(x∨y)∧(y∨z)∧(z∨x)(自对偶中值定律);
L6′ x∧(y∨z)=(x∧y)∨(x∧z);
L x∨(y∧z)=(x∨y)∧(x∨z) (分配律);
L6''' (x∨y)∧z≤x∨(y∧z);
则称L为分配格,L6′和L是格论中最重要的恒等式,称为分配恒等式或分配律,它们是
戴德金(J.W.R.Dedekind)研究数域理想时发现的,格L是分配的当且仅当L不含菱形格和五边形格。1951年,肖兰德(M.Sholander)用两个恒等式:x∧(x∨y)=x和x∧(y∨z)=(z∧x)∨(y∧x)表征了分配格。分配格的对偶格、子格、直积仍是分配格。分配格的理论是格论的起源和基础,它对格论的研究、发展和应用起了重大的作用。
定义 设S是格,如果格S中的运算∨和∧满足
分配律,即对任意a,b,c∈S,有
a∧(b∨c)=(a∧b)∨(a∧c),
a∨(b∧c)=(a∨b)∧(a∨c),
则称S为分配格。
举例分析
例1 设S是一个集合,则
是由格
所诱导的代数系统。由集合的并对交和交对并都适合分配律知,格
是分配格。
例2 如图2所示的两个格都不是分配格。
这是因为图2(a)中,b∨(c∧d)=b∨e=b,而(b∨c)∧(b∨d)=a∧a=a,
所以 b∨(c∧d)≠(b∨c)∧(b∨d)。
在图2(b)中,c∧(b∨d)=c∧a=c,而(c∧b)∨(c∧d)=e∨d=d,
所以 c∧(b∨d)≠(c∧b)∨(c∧d)。
应该注意的是,在分配格的定义中,必须是对任意的a,b,c∈S都要满足分配
律。因此,决不能因验证格中的某些元素满足分配等式就断定这个格是分配格。
如图2(b)所示的格虽不是分配格,但也有
d∧(b∨c)=d∧a=d=e∨d=(d∧b)∨(d∧c)
b∧(c∨d)=b∧c=e=e∧e=(b∧c)∨(b∧d)。
图2给出的两个具有五个元素的不是分配格的格是很重要的,因为可以证明如下的结论:一个格是分配格的充要条件是该格中没有任何子格与图2给出的两个五元素中的任何一个同构。
相关定理
分配格有类似模格的判定条件。
定理1 一个格S是分配格,当且仅当S中不含有与钻石格或五角格同构的子格。
定理2 每个链是分配格。
证明设偏序集(S,≼)是链。先证明(S,≼)是格。
任取a,b∈S,根据链的定义,S中任意两个元素都有偏序关系,即a≼b或b≼a。不妨设a≼b,则a∨b=b,a∧b=a,所以a∨b∈S,a∧b∈S,从而(S,≼)是格。
下面证明(S,≼)是分配格。任取a,b,c∈S,只要讨论以下两种情况:
(1)b≼a且c≼a。
在此情况下,有b∨c≼a,b∧c≼a,因此a∧(b∨c)=b∨c,a∨(b∧c)=a。又因为b≼a,c≼a,所以a∧b=b,a∧c=c,a∨b=a,a∨c=a,从而(a∧b)∨(a∧c)=b∨c,(a∨b)∧(a∨c)=a∧a=a。于是有a∧(b∨c)=(a∧b)∨(a∧c),a∨(b∧c)=(a∨b)∧(a∨C)。
(2)a≼b或a≼c。
在此情形下,有a≼b∨C。不妨设a≼b,则a∧(b∨c)=a,且a∧b=a,于是有(a∧b)∨(a∧c)=a∨(a∧c)=口,从而a∧(b∨c)=(a∧b)∨(a∧c)。又由a≼b可得a∨b=b,a∧b=a,从而(a∨b)∧(a∨c)=b∧(a∨c)=(b∧a)∨(b∧c)=a∨(b∧c)。
综上所述,(S,≼)是分配格。
定理3 设S是一个分配格,那么,对于任意的a,b,c∈S,如果有a∨b=a∨c和a∧b=a∧c成立,则必有b=c。
证明:由于S是分配格,且已知a∨b=a∨c,a∧b=a∧c,因此b=b∧(a∨b)=b∧(a∨c)=(b∧a)∨(b∧c)=(a∧b)∨(b∧c)=(a∧c)V(b∧c)=(a∨b)∧c=(a∨c)∧c=c。即有b=c,定理得证。
证明设S是一个分配格。对于任意的a,b,c∈S,如果b≼a,则a∧b=b。因此
a∧(b∨c)=(a∧b)∨(a∧c)=b∨(a∧c),从而S是模格。