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\\vee '''b''' equal to the join of '''a''' and '''b''', and the [[minimal element]] '''a''' \\wedge '''b''' equal to the meet of '''a''' and '''b'''. The join/meet of a maximal/...

Este diagrama de Hasse representa un conjunto parcialmente ordenado con cuatro elementos: a , b , el elemento máximo a{\displaystyle \vee }b igual a la unión de a y b , y el elemento mínimo a{\displaystyle \wedge }b es igual al punto de intersección de a y b . La unión/intersección de un elemento máximo/mínimo con otro elemento es el elemento máximo/mínimo y, a la inversa, la intersección/unión de un elemento máximo/mínimo con otro elemento es el otro elemento. Por lo tanto, cada par en este poset tiene tanto un punto de intersección como una unión, y el poset puede clasificarse como un retículo .

En matemáticas , específicamente en teoría del orden , la unión de un subconjuntoS{\displaystyle S}de un conjunto parcialmente ordenadoPAG{\displaystyle P}es el supremo (límite superior mínimo) deS,{\displaystyle S,}denotadoS,{\textstyle \bigvee S,}y de manera similar, el encuentro deS{\displaystyle S}es el ínfimo (límite inferior máximo), denotadoS.{\textstyle \bigwedge S.}En general, no es necesario que existan la unión ni la intersección de un subconjunto de un conjunto parcialmente ordenado. La unión y la intersección son duales entre sí con respecto a la inversión del orden.

Un conjunto parcialmente ordenado en el que todos los pares tienen una unión es un semiretículo de unión . De manera similar, un conjunto parcialmente ordenado en el que todos los pares tienen una intersección es un semiretículo de intersección . Un conjunto parcialmente ordenado que es a la vez un semiretículo de unión y un semiretículo de intersección es un retículo . Un retículo en el que cada subconjunto, no solo cada par, posee una intersección y una unión es un retículo completo . También es posible definir un retículo parcial , en el que no todos los pares tienen una intersección o unión, pero las operaciones (cuando están definidas) satisfacen ciertos axiomas. [ 1 ]

La unión/intersección de un subconjunto de un conjunto totalmente ordenado es simplemente el elemento máximo/mínimo de ese subconjunto, si tal elemento existe.

Si un subconjuntoS{\displaystyle S}de un conjunto parcialmente ordenadoPAG{\displaystyle P}También es un conjunto dirigido (hacia arriba) , entonces su unión (si existe) se llama unión dirigida o supremo dirigido . De manera dual, siS{\displaystyle S}Si un conjunto es dirigido hacia abajo, entonces su intersección (si existe) es una intersección dirigida o un ínfimo dirigido .

Definiciones

Enfoque de orden parcial

DejarA{\displaystyle A}ser un conjunto con un orden parcial,{\displaystyle \,\leq ,\,}y dejarincógnita,yA.{\displaystyle x,y\in A.} Un elementometro{\displaystyle m}deA{\displaystyle A}se llama elconocer (olímite inferior máximo oínfimo ) deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}y se denota porincógnitay,{\displaystyle x\wedge y,}si se cumplen las dos condiciones siguientes:

  1. metroincógnita y metroy{\displaystyle m\leq x{\text{ and }}m\leq y}(eso es,metro{\displaystyle m}es un límite inferior deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}).
  2. Para cualquierwA,{\displaystyle w\in A,}siwincógnita y wy,{\displaystyle w\leq x{\text{ and }}w\leq y,}entonceswmetro{\displaystyle w\leq m}(eso es,metro{\displaystyle m}es mayor o igual que cualquier otro límite inferior deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}).

La coincidencia no tiene por qué existir, ya sea porque el par no tiene ningún límite inferior, o porque ninguno de los límites inferiores es mayor que todos los demás. Sin embargo, si hay una coincidencia deincógnita y y,{\displaystyle x{\text{ and }}y,}entonces es único, ya que si ambosmetro y metro{\displaystyle m{\text{ and }}m^{\prime }}son los límites inferiores más grandes deincógnita y y,{\displaystyle x{\text{ and }}y,}entoncesmetrometro y metrometro,{\displaystyle m\leq m^{\prime }{\text{ and }}m^{\prime }\leq m,}y por lo tantometro=metro.{\displaystyle m=m^{\prime }.}[ 2 ] Si no todos los pares de elementos deA{\displaystyle A}tener una reunión, entonces la reunión aún puede verse como una operación binaria parcial enA.{\displaystyle A.}[ 1 ]

Si el encuentro existe, entonces se indicaincógnitay.{\displaystyle x\wedge y.}Si todos los pares de elementos deA{\displaystyle A}tener una reunión, entonces la reunión es una operación binaria enA,{\displaystyle A,}y es fácil ver que esta operación cumple las siguientes tres condiciones: Para cualquier elementoincógnita,y,zA,{\displaystyle x,y,z\in A,}

  1. incógnitay=yincógnita{\displaystyle x\wedge y=y\wedge x}( conmutatividad ),
  2. incógnita(yz)=(incógnitay)z{\displaystyle x\wedge (y\wedge z)=(x\wedge y)\wedge z}( asociatividad ) y
  3. incógnitaincógnita=incógnita{\displaystyle x\wedge x=x}( idempotencia ).

Las uniones se definen de forma dual con la unión deincógnita y y,{\displaystyle x{\text{ and }}y,}si existe, denotado porincógnitay.{\displaystyle x\vee y.} Un elementoj{\displaystyle j}deA{\displaystyle A}es elunirse (olímite superior mínimo osupremo ) deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}enA{\displaystyle A}si se cumplen las dos condiciones siguientes:

  1. incógnitaj y yj{\displaystyle x\leq j{\text{ and }}y\leq j}(eso es,j{\displaystyle j}es un límite superior deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}).
  2. Para cualquierwA,{\displaystyle w\in A,}siincógnitaw y yw,{\displaystyle x\leq w{\text{ and }}y\leq w,}entoncesjw{\displaystyle j\leq w}(eso es,j{\displaystyle j}es menor o igual que cualquier otro límite superior deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}).

enfoque de álgebra universal

Por definición, una operación binaria{\displaystyle \,\wedge \,}en un platóA{\displaystyle A}es un encuentro si satisface las tres condiciones a , b y c . El par(A,){\displaystyle (A,\wedge )}es entonces un semirretículo de encuentro . Además, podemos definir una relación binaria.{\displaystyle \,\leq \,}en A , al afirmar queincógnitay{\displaystyle x\leq y}si y solo siincógnitay=incógnita.{\displaystyle x\wedge y=x.} De hecho, esta relación es un orden parcial enA.{\displaystyle A.} De hecho, para cualquier elementoincógnita,y,zA,{\displaystyle x,y,z\in A,}

  • incógnitaincógnita,{\displaystyle x\leq x,}desdeincógnitaincógnita=incógnita{\displaystyle x\wedge x=x}por c ;
  • siincógnitay y yincógnita{\displaystyle x\leq y{\text{ and }}y\leq x}entoncesincógnita=incógnitay=yincógnita=y{\displaystyle x=x\wedge y=y\wedge x=y}por un ; y
  • siincógnitay y yz{\displaystyle x\leq y{\text{ and }}y\leq z}entoncesincógnitaz{\displaystyle x\leq z}Desde entoncesincógnitaz=(incógnitay)z=incógnita(yz)=incógnitay=incógnita{\displaystyle x\wedge z=(x\wedge y)\wedge z=x\wedge (y\wedge z)=x\wedge y=x}por b .

Tanto las operaciones de encuentro como las de unión satisfacen por igual esta definición: un par de operaciones de encuentro y unión asociadas producen órdenes parciales que son inversas entre sí. Al elegir una de estas órdenes como la principal, también se determina qué operación se considera de encuentro (la que produce la misma orden) y cuál se considera de unión (la otra).

Equivalencia de enfoques

Si(A,){\displaystyle (A,\leq )}es un conjunto parcialmente ordenado , de tal manera que cada par de elementos enA{\displaystyle A}tiene una reunión, entonces síincógnitay=incógnita{\displaystyle x\wedge y=x}si y solo siincógnitay,{\displaystyle x\leq y,}puesto que en este último caso síincógnita{\displaystyle x}es un límite inferior deincógnita y y,{\displaystyle x{\text{ and }}y,}y desdeincógnita{\displaystyle x}es el mayor límite inferior si y solo si es un límite inferior. Por lo tanto, el orden parcial definido por el punto de encuentro en el enfoque del álgebra universal coincide con el orden parcial original.

Por el contrario, si(A,){\displaystyle (A,\wedge )}es un semirretículo de encuentro y el orden parcial{\displaystyle \,\leq \,}se define como en el enfoque del álgebra universal, yz=incógnitay{\displaystyle z=x\wedge y}para algunos elementosincógnita,yA,{\displaystyle x,y\in A,}entoncesz{\displaystyle z}es el mayor límite inferior deincógnita y y{\displaystyle x{\text{ and }}y}con respecto a,{\displaystyle \,\leq ,\,}desde zincógnita=incógnitaz=incógnita(incógnitay)=(incógnitaincógnita)y=incógnitay=z{\displaystyle z\wedge x=x\wedge z=x\wedge (x\wedge y)=(x\wedge x)\wedge y=x\wedge y=z} y por lo tantozincógnita.{\displaystyle z\leq x.} Similarmente,zy,{\displaystyle z\leq y,}y siw{\displaystyle w}es otro límite inferior deincógnita y y,{\displaystyle x{\text{ and }}y,}entonceswincógnita=wy=w,{\displaystyle w\wedge x=w\wedge y=w,}De dónde wz=w(incógnitay)=(wincógnita)y=wy=w.{\displaystyle w\wedge z=w\wedge (x\wedge y)=(w\wedge x)\wedge y=w\wedge y=w.} Por lo tanto, hay un encuentro definido por el orden parcial definido por el encuentro original, y los dos encuentros coinciden.

En otras palabras, ambos enfoques dan como resultado conceptos esencialmente equivalentes, un conjunto dotado tanto de una relación binaria como de una operación binaria, de modo que cada una de estas estructuras determina a la otra y cumple las condiciones para órdenes parciales o coincidencias, respectivamente.

Reuniones de subconjuntos generales

Si(A,){\displaystyle (A,\wedge )}es un semiretículo de encuentro, entonces el encuentro puede extenderse a un encuentro bien definido de cualquier conjunto finito no vacío , mediante la técnica descrita en operaciones binarias iteradas . Alternativamente, si el encuentro define o está definido por un orden parcial, algunos subconjuntos deA{\displaystyle A}De hecho, existen ínfimos con respecto a esto, y es razonable considerar dicho ínfimo como el punto de encuentro del subconjunto. Para subconjuntos finitos no vacíos, ambos enfoques dan el mismo resultado, por lo que cualquiera de ellos puede tomarse como una definición de punto de encuentro. En el caso en que cada subconjunto deA{\displaystyle A}tiene una reunión, de hecho(A,){\displaystyle (A,\leq )}es una red completa ; para más detalles, véase completitud (teoría del orden) .

Ejemplos

Si algún conjunto de potencia2incógnita{\displaystyle 2^{X}}está parcialmente ordenado de la forma habitual (por{\displaystyle \,\subseteq }) entonces las uniones son uniones y los encuentros son intersecciones; en símbolos,= y ={\displaystyle \,\vee \,=\,\cup \,{\text{ and }}\,\wedge \,=\,\cap \,}(donde la similitud de estos símbolos puede usarse como una mnemotecnia para recordar que{\displaystyle \,\vee \,}denota la unión/supremo y{\displaystyle \,\wedge \,}denota el encuentro/ínfimo [ nota 1 ] ).

De forma más general, supongamos queF{\displaystyle {\mathcal {F}}\neq \varnothing }es una familia de subconjuntos de algún conjuntoincógnita{\displaystyle X}que está parcialmente ordenado por.{\displaystyle \,\subseteq .\,} SiF{\displaystyle {\mathcal {F}}}está cerrado bajo uniones arbitrarias e intersecciones arbitrarias y siA,B,(Fi)iI{\displaystyle A,B,\left(F_{i}\right)_{i\in I}}pertenecer aF{\displaystyle {\mathcal {F}}}entonces AB=AB,AB=AB,iIFi=iIFi, y iIFi=iIFi.{\displaystyle A\vee B=A\cup B,\quad A\wedge B=A\cap B,\quad \bigvee _{i\in I}F_{i}=\bigcup _{i\in I}F_{i},\quad {\text{ and }}\quad \bigwedge _{i\in I}F_{i}=\bigcap _{i\in I}F_{i}.} Pero siF{\displaystyle {\mathcal {F}}}entonces no está cerrado bajo los sindicatosAB{\displaystyle A\vee B}existe en(F,){\displaystyle ({\mathcal {F}},\subseteq )}si y solo si existe un único{\displaystyle \,\subseteq }-pequeñísimoJF{\displaystyle J\in {\mathcal {F}}}de tal manera queABJ.{\displaystyle A\cup B\subseteq J.} Por ejemplo, siF={{1},{2},{1,2,3},R}{\displaystyle {\mathcal {F}}=\{\{1\},\{2\},\{1,2,3\},\mathbb {R} \}}entonces{1}{2}={1,2,3}{\displaystyle \{1\}\vee \{2\}=\{1,2,3\}}mientras que siF={{1},{2},{1,2,3},{0,1,2},R}{\displaystyle {\mathcal {F}}=\{\{1\},\{2\},\{1,2,3\},\{0,1,2\},\mathbb {R} \}}entonces{1}{2}{\displaystyle \{1\}\vee \{2\}}no existe porque los conjuntos{0,1,2} y {1,2,3}{\displaystyle \{0,1,2\}{\text{ and }}\{1,2,3\}}son los únicos límites superiores de{1} y {2}{\displaystyle \{1\}{\text{ and }}\{2\}}en(F,){\displaystyle ({\mathcal {F}},\subseteq )}Ese podría ser el límite superior mínimo.{1}{2}{\displaystyle \{1\}\vee \{2\}}pero{0,1,2}{1,2,3}{\displaystyle \{0,1,2\}\not \subseteq \{1,2,3\}}y{1,2,3}{0,1,2}.{\displaystyle \{1,2,3\}\not \subseteq \{0,1,2\}.} SiF={{1},{2},{0,2,3},{0,1,3}}{\displaystyle {\mathcal {F}}=\{\{1\},\{2\},\{0,2,3\},\{0,1,3\}\}}entonces{1}{2}{\displaystyle \{1\}\vee \{2\}}no existe porque no hay límite superior de{1} y {2}{\displaystyle \{1\}{\text{ and }}\{2\}}en(F,).{\displaystyle ({\mathcal {F}},\subseteq ).}

Véase también

Notas

  1. 1 2 Grätzer, George (21 de noviembre de 2002). Teoría general de retículos: Segunda edición . Springer Science & Business Media. pág.  52. ISBN 978-3-7643-6996-5.
  2. Hachtel, Gary D.; Somenzi, Fabio (1996). Algoritmos de síntesis y verificación lógica . Kluwer Academic Publishers. pág. 88. ISBN  0792397460.
  1. Se puede determinar inmediatamente que los supremos y los ínfimos en este ejemplo canónico y simple(2incógnita,){\displaystyle (2^{X},\subseteq )}son y ,{\displaystyle \,\cup \,{\text{ and }}\,\cap \,,}respectivamente. La similitud del símbolo{\displaystyle \,\vee \,}a{\displaystyle \,\cup \,}y de{\displaystyle \,\wedge \,}a{\displaystyle \,\cap \,}Por lo tanto, puede usarse como una mnemotecnia para recordar que, en el contexto más general,{\displaystyle \,\vee \,}denota el supremo (porque un supremo es un límite desde arriba, al igual queAB{\displaystyle A\cup B}está "arriba"A{\displaystyle A}yB{\displaystyle B}) mientras{\displaystyle \,\wedge \,}denota el ínfimo (porque un ínfimo es una cota inferior, al igual queAB{\displaystyle A\cap B}está "debajo"A{\displaystyle A}yB{\displaystyle B}). Esto también se puede utilizar para recordar si las uniones/conexiones se denotan por{\displaystyle \,\vee \,}o por.{\displaystyle \,\wedge .\,}La intuición sugiere que " unir " dos conjuntos debería producir su unión.AB,{\displaystyle A\cup B,}que se parece aAB,{\displaystyle A\vee B,}por lo que "unir" debe denotarse por.{\displaystyle \,\vee .\,}De manera similar, dos conjuntos deberían " encontrarse " en su intersección.AB,{\displaystyle A\cap B,}que se parece aAB,{\displaystyle A\wedge B,}por lo que "encontrarse" debe denotarse por.{\displaystyle \,\wedge .\,}

Referencias

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