Быстрый поиск

Дипломная работа: Абстрактное отношение зависимости

Z B (А).

Таким образом, зависимыми будут все надмножества множества .

Если , то .

Получаем транзитивное пространство зависимости.

Пример 7.

Подпространство пространства зависимости Z. Рассмотрим , где действует то же отношение зависимости Z. Тогда получим индуцированное пространство зависимости Z B . В этом случае зависимыми будут только те подмножества множества , которые были зависимы в пространстве Z. И если пространство Z транзитивно, то транзитивным будет и подпространство .

Пример 8.

Пусть и Z = . Такое пространство зависимости Z не транзитивно, так как и . Пространство А имеет два базиса и , которые являются и единственными минимальными порождающими множествами в .

Этот пример показывает, что существуют не транзитивные пространства зависимости, в которых минимальные порождающие множества независимы, то есть являются базисами.

Пример 9.

Зададим на множестве N натуральных чисел следующее отношение зависимости:

Получаем бесконечную строго возрастающую цепочку оболочек в Z. При получаем

Таким образом, имеем .

Замечание.

Понятие пространства зависимости можно и удобно определять через базу зависимости. Именно, множество B всех минимальных зависимых множеств пространства зависимости Z назовем его базой. Ясно, что множества из B непусты, конечны и не содержатся друг в друге. Кроме того, любое независимое множество содержит некоторое множество базы B. Пространство Z имеет единственную базу и однозначно определяется ей. Поэтому пространства зависимости можно задавать базами.

Легко видеть, что верно следующее утверждение:

Непустое множество B подмножеств множества задает на отношение зависимости тогда и только тогда, когда множества из B непусты, конечны и не включены друг в друга.

В терминах базы B можно сформулировать условие транзитивности соответствующего пространства зависимости.

§2. Пространства зависимости

Теорема 1.

Пусть Z - произвольное пространство зависимости. Рассмотрим следующие три утверждения:

(i) X — базис в A;

(ii) X — максимальное независимое подмножество в A;

(iii) X — минимальное порождающее множество в A.

Тогда и .

Доказательство:

(i) (ii) Если X базис, то по определению 6 X – независимое порождающее подмножество. Докажем от противного, что оно максимальное. Пусть существует независимые множества . Возьмем , тогда независимо, так как любое подмножество независимого множества независимо. Поэтому по определениям 3 и 5 , откуда , получили противоречие с условием. Поэтому X является максимальным независимым подмножеством в A.

(ii) (i) Докажем от противного, пусть не базис в , то есть . Тогда такое, что независимо и лежит в , получили противоречие с максимальностью .

(ii) (iii) Если X — максимальное независимое множество в A, то всякий элемент уA либо принадлежит X, либо таков, что зависимо, а поэтому в том и другом случае, то есть Поскольку , то X - порождающее множество. Значит, - базис пространства .

Докажем теперь, что оно минимально. Пусть множество . Докажем, что оно не является порождающим для A. Возьмем , но . Тогда независимо, как подмножество множества X. Поэтому по определениям 3 и 5 и , а это значит, что Y не является порождающим множеством. Вывод: X – минимальное порождающее множество в A.

(i) (iii) Справедливо, по доказанным выше утверждениям (i) (ii) и (ii) (iii). ■

Определение - обозначение 10.

Для произвольного множества пространства зависимости Z обозначим множество всех максимальных независимых подмножеств, а через - множество всех минимальных порождающих подмножеств этого множества.

Из теоремы 1 вытекает, что совпадает с множеством всевозможных базисов пространства и для любого .

Следующий пример показывает, что обратное включение верно не всегда.

Пример 10.

Рассмотрим девятиэлементное множество , которое записано в виде матрицы . Зависимыми будем считать подмножества множества , содержащие «прямые линии»: столбцы, строки или диагонали матрицы .

Рассмотрим множества и , они будет максимальными независимыми, так как не содержат прямых и при добавлении любого элемента из , не лежащего в них, становятся зависимыми. Здесь максимальные независимые множества содержат разное количество элементов.

Рассмотрим еще одно множество , оно является минимальным порождающим, так как если исключить из него хотя бы один элемент, то оно уже не будет порождающим множеством. Легко заметить, что зависимо, поэтому не является базисом. Данный пример иллюстрирует, что (iii) (i) не верно в общем случае, то есть для произвольных пространств зависимости.

Для любого пространства зависимости Z выполняются следующие свойства:

Замещение. Если

Доказательство:

Пусть , . Так как зависит от , то зависит от независимого подмножества множества , то есть зависимо. Теперь, если бы , то было бы подмножеством множества и поэтому , что противоречило бы нашему предположению. Поэтому . Возьмем . Тогда независимо, так как . Но зависимо. Откуда .

Вложенность. Объединение любой системы вложенных друг в друга независимых множеств является независимым множеством, то есть - независимо, где также независимы и

Доказательство:

Докажем от противного. Предположим, что зависимо, тогда в нем найдется конечное зависимое подмножество :. Имеем , получили противоречие с независимостью .

Максимальность. Любое независимое множество содержится в максимальном независимом множестве.

Доказательство:

Пусть - произвольное независимое множество в . Образуем множество Z : всех независимых множеств, содержащих . Относительно множество является упорядоченным множеством, удовлетворяющим по свойству вложенности, условию леммы Цорна. Тогда по лемме Цорна в существует максимальный элемен .

Теорема 2.

Любое пространство зависимости обладает базисом.

Доказательство:

Возьмем пустое множество, оно независимо. По свойству максимальности оно должно содержаться в некотором максимальном независимом множестве, которое по теореме 1 является базисом.

§3. Транзитивность

Особый интерес представляют транзитивные пространства зависимости. Важным результатом является доказательство инвариантности размерности любого транзитивного пространства зависимости.

Докажем некоторые свойства, справедливые для транзитивных пространств зависимости Z.