有限布爾代數

有限布爾代數

有限布爾代數(finite Boolean algebra)是一種常用的布爾代數,指論域B是有限集的布爾代數。有限布爾代數的論域B的元素個數必是2的方冪2n(n=1,1,2,…),n=0時的布爾代數是僅含一個元素的退化布爾代數,n=1時的布爾代數僅含0和1兩個元素,稱為二元布爾代數,區分有限與無限布爾代數是有意義的,因為有限布爾代數必是原子布爾代數,從而它同構於某個集A的所有子集構成的布爾代數;但一個無限布爾代數未必是一個原子布爾代數,故它無上述性質 。

基本介紹

定義1 具有有限個元素的布爾代數稱為 有限布爾代數

對於有限布爾代數,有以下的結論:對於每一正整數n,必存在含有2 個元素的布爾代數;反之,任一有限布爾代數,它的元素個數必為2的冪次。元素個數相同的布爾代數都是同構的。

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定義2 設是一個布爾代數,a∈B且a≠0,若任意x∈B,有x∧a=a或x∧a=0, 則稱元素a為原子。

顯然原子是0的覆蓋,且若元素a覆蓋0,則a必是原子 。

相關定理

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定理1 設是一個布爾代數,a, b∈B是B的原子。若a≠b,則a∧b=0 。

證明:假設a∧b≠0,由於a是原子,所以a∧b=b∧a=a。又b是原子,因此a∧b=b, 從而得到a=b,與已知條件a≠b矛盾。

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定理2 設是一個有限布尓代數,任意b∈B,若b≠0,則至少存在一個原子a,使得a<b。

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證明:如果b是原子,那麼由bb得證。

如果b不是原子,那麼必存在b使得0<b<b。如果b是原子,那么定理得證。否則,必存在b使得0<b<b<b。

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由於B有限,且有全下界0,故通過有限歩驟總可找到一個原子b,使得。它是中的一條鏈,其中b是原子,且b<b。

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定理3 設是一個有限布尓代數,任意b∈B,b≠0,令T(b)=是B中所有小於等於b的原子構成的集合,則,稱這個表示式為a的原子表示,且是唯一的表示,這裡的唯一性是指:若,則有

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定理4 ( Stone表示定理)設是一個有限布爾代數,S是B中的所有原子的集合,則和S的冪集代數(P(S),∪,∩,~,∅,S)同構。

由定理4可得如下推論:

推論1 有限布爾代數的元素個數必定等於 2 ,其中n是該布爾代數中所有原子的個數。

推論2 任何一個具有2 個元素的有限布爾代數都是同構的 。

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