離散數學學習筆記【第三篇】

本文所有內容來自上海科學技術文獻出版社《離散數學》第三篇。

第三篇 代數結構

第五章 代數系統

5-1 代數系統的引入

定義 5 - 1.1
對於集合 AA ,一個從 AnA^nBB 的映射,稱爲集合 AA 上的一個 nn運算。如果 BAB\subseteq A ,則稱該 nn 元運算是封閉的

定義 5 - 1.2
一個非空集合 AA 連同若干個定義在該集合上的運算 f1,f2, ,fkf_1,f_2,\cdots,f_k 所組成的系統就稱爲一個代數系統,記作 A,f1,f2, ,fk\langle A,f_1,f_2,\cdots,f_k\rangle

5-2 運算及其性質

定義 5 - 2.1
* 是定義在集合 AA 上的二元運算,如果對於任意的 x,yAx,y\in A ,都有 xyAx*y\in A ,則稱二元運算 *AA 上是封閉的

定義 5 - 2.2
* 是定義在集合 AA 上的二元運算,如果對於任意的 x,yAx,y\in A ,都有 xy=yxx*y=y*x ,則稱二元運算 *AA 上是可交換的

定義 5 - 2.3
* 是定義在集合 AA 上的二元運算,如果對於任意的 x,y,zAx,y,z\in A ,都有 (xy)z=x(yz)(x*y)*z=x*(y*z) ,則稱二元運算 *AA 上是可結合的

定義 5 - 2.4
,*,\triangle 是定義在集合 AA 上的二元運算,如果對於任意的 x,y,zAx,y,z\in A ,都有 x(yz)=(xy)(xz)(yz)x=(yx)(zx)x*(y\triangle z)=(x*y)\triangle(x*z)\\(y\triangle z)*x=(y* x)\triangle(z*x) 則稱運算 * 對於運算 \triangle可分配的

定義 5 - 2.5
,*,\triangle 是定義在集合 AA 上的兩個可交換的二元運算,如果對於任意的 x,yAx,y\in A ,都有 x(xy)=xx(xy)=xx*(x\triangle y)=x\\x\triangle (x*y)=x 則稱運算 * 和運算 \triangle 滿足吸收律

定義 5 - 2.6
* 是定義在集合 AA 上的一個二元運算,如果對於任意的 xAx\in A ,都有 xx=xx*x=x ,則稱運算 *等冪的

定義 5 - 2.7
* 是定義在集合 AA 上的一個二元運算,如果有一個元素 elAe_l\in A ,對於任意的元素 xAx\in A 都有 elx=xe_l*x=x ,則稱 ele_lAA 中關於運算 *左幺元;如果有一個元素 erAe_r\in A ,對於任意的元素 xAx\in A 都有 xer=xx*e_r=x ,則稱 ere_rAA 中關於運算 *右幺元;如果 AA 中的一個元素 ee ,它既是左幺元又是右幺元,則稱 eeAA 中關於運算 *幺元

定理 5 - 2.1
* 是定義在集合 AA 上的一個二元運算,且在 AA 中有關於運算 * 的左幺元 ele_l 和右幺元 ere_r ,則 el=er=ee_l=e_r=e ,且 AA 中的幺元是唯一的。

定義 5 - 2.8
* 是定義在集合 AA 上的一個二元運算,如果有一個元素 θlA\theta_l\in A ,對於任意的元素 xAx\in A 都有 θlx=θl\theta_l*x=\theta_l ,則稱 θl\theta_lAA 中關於運算 *左零元;如果有一個元素 θrA\theta_r\in A ,對於任意的元素 xAx\in A 都有 xθr=θrx*\theta_r=\theta_r ,則稱 θr\theta_rAA 中關於運算 *右零元;如果 AA 中的一個元素 θ\theta ,它既是左零元又是右零元,則稱 θ\thetaAA 中關於運算 *零元

定理 5 - 2.2
* 是定義在集合 AA 上的一個二元運算,且在 AA 中有關於運算 * 的左零元 θl\theta_l 和右零元 θr\theta_r ,則 θl=θr=θ\theta_l=\theta_r=\theta ,且 AA 中的零元是唯一的。

定理 5 - 2.3
A,\langle A,* \rangle 是一個代數系統,且集合 AA 中元素的個數大於 11 。如果該代數系統中存在幺元 ee 和零元 θ\theta ,則 θe\theta \ne e

證明:
反證法。設 θ=e\theta=e ,那麼對於任意的 xAx\in A ,必有 x=ex=θx=θ=ex=e*x=\theta*x=\theta=e ,則 AA 中所有元素都相同,矛盾!

定義 5 - 2.9
設代數系統 A,\langle A,* \rangle ,這裏 * 是定義在 AA 上的一個二元運算,且 eeAA 中關於運算 * 的幺元。如果對於 AA 中的一個元素 aa 存在着 AA 中的某個元素 bb ,使得 ba=eb*a=e ,那麼稱 bbaa左逆元;如果 ab=ea*b=e 成立,那麼稱 bbaa右逆元;如果一個元素 bb ,它既是 aa 的左逆元又是 aa 的右逆元,那麼就稱 bbaa逆元。記一個元素 xx 的逆元爲 x1x^{-1}

定理 5 - 2.4
設代數系統 A,\langle A,* \rangle ,這裏 * 是定義在 AA 上的一個二元運算, AA 中存在幺元 ee ,且每一個元素都有左逆元。如果 * 是可結合的運算,那麼,這個代數系統中任何一個元素的左逆元必定也是該元素的右逆元,且每個元素的逆元是唯一的。

證明:
a,b,cAa,b,c\in A ,且 bbaa 的左逆元, ccbb 的左逆元,則 e=cb=c((ba)b)=((cb)a)b=abe=c*b=c*((b*a)*b)=((c*b)*a)*b=a*b ,因此 bb 也是 aa 的右逆元。
設元素 aa 有兩個逆元 b,cb,c ,那麼 b=be=b(ac)=(ba)c=cb=b*e=b*(a*c)=(b*a)*c=c ,因此, aa 的逆元是唯一的。

5-3 半羣

定義 5 - 3.1
一個代數系統 S,\langle S,* \rangle ,其中 SS 是非空集合, *SS 上的二元運算,如果運算 * 是封閉的,則稱代數系統 S,\langle S,* \rangle廣羣

定義 5 - 3.2
一個代數系統 S,\langle S,* \rangle ,其中 SS 是非空集合, *SS 上的二元運算,如果運算:
(1)運算 * 是封閉的。
(2)運算 * 是可結合的。
則稱代數系統 S,\langle S,* \rangle半羣

定理 5 - 3.1
S,\langle S,* \rangle 是一個半羣, BSB\subseteq S*BB 上是封閉的,那麼 B,\langle B,* \rangle 也是一個半羣。通常稱 B,\langle B,* \rangle 是半羣 S,\langle S,* \rangle子半羣

定理 5 - 3.2
S,\langle S,* \rangle 是一個半羣,如果 SS 是一個有限集,則必有 aSa\in S ,使得 aa=aa*a=a

證明:
對於有限集 SS 中的任意元素 bb ,必存在 j>ij>i ,使得 bi=bjb^i=b^j
p=jip=j-i ,則 bi=bpbib^i=b^p*b^i ,則有 bq=bpbq,qib^q=b^p*b^q,q\geqslant i
因爲 p1p\geqslant1 ,所以總能找到 k1k\geqslant1 ,使得 kpikp\geqslant i
bkp=bpbkp=bp(bpbkp)==bkpbkpb^{kp}=b^p*b^{kp}=b^p*(b^p*b^{kp})=\cdots=b^{kp}*b^{kp} 。證畢。

定義 5 - 3.3
含有幺元的半羣稱爲獨異點

定理 5 - 3.3
S,\langle S,* \rangle 是一個獨異點,則在關於運算 \ast 的運算表中任何兩行或兩列都是不相同的。

證明: 含幺元 ee 的一行上各列各不相同。

定理 5 - 3.4
S,\langle S,* \rangle 是獨異點,對於任意 a,bSa,b\in S ,且 a,ba,b 均有逆元,則
(a)(a1)1=a(a^{-1})^{-1}=a
(b)aba*b 有逆元,且 (ab)1=b1a1(a*b)^{-1}=b^{-1}*a^{-1}

5-4 羣與子羣

定義 5 - 4.1
G,\langle G,* \rangle 是一個代數系統,其中 GG 是非空集合, *GG 上的二元運算,如果
(1)運算 * 是封閉的。
(2)運算 * 是可結合的。
(3)存在幺元 ee
(4)對於每一個元素 xGx\in G ,存在着它的逆元 x1x^{-1}
則稱 G,\langle G,* \rangle 是一個

定義 5 - 4.2
G,\langle G,* \rangle 是羣。如果 GG 是有限集,那麼稱 G,\langle G,* \rangle有限羣GG 中元素的個數通常稱爲該有限集的階數,記爲 G\vert G \vert ;如果 GG 是無限集,則稱 G,\langle G,* \rangle無限羣

定理 5 - 4.1
羣中不可能有零元。

證明: 零元 θ\theta 不存在逆元。

定理 5 - 4.2
G,\langle G,* \rangle 是一個羣,對於 a,bGa,b\in G ,必存在唯一的 xGx\in G ,使得 ax=ba*x=b

定理 5 - 4.3
G,\langle G,* \rangle 是一個羣,對於任意的 a,b,cGa,b,c\in G ,如果有 ab=aca*b=a*c 或者 ba=cab*a=c*a ,則必有 b=cb=c消去律)。

定義 5 - 4.3
SS 是一個非空集合,從集合 SSSS 的一個雙射稱爲 SS 的一個置換

定理 5 - 4.4
G,\langle G,* \rangle 的運算表中的每一行或每一列都是 GG 的元素的一個置換。

證明:
先用反證法證明運算表中任一行或任一列所含 GG 中的一個元素不可能多於一次。
其次,證明 GG 中的每一個元素都在運算表的每一行和每一列中出現。
最後利用定理 5 - 3.3即證。

定義 5 - 4.4
代數系統 G,\langle G,* \rangle 中,如果存在 aGa\in G ,有 aa=aa*a=a ,則稱 aa等冪元

定理 5 - 4.5
在羣 A,\langle A,* \rangle 中,除幺元 ee 外,不可能有任何別的等冪元。

證明: ea=ea=(a1a)a=a1(aa)=a1a=ee\ne a=e*a=(a^{-1}*a)*a=a^{-1}*(a*a)=a^{-1}*a=e ,矛盾。

定義 5 - 4.5
G,\langle G,* \rangle 是一個羣, SSGG 的非空子集,如果 S,\langle S,* \rangle 也構成羣,則稱 S,\langle S,* \rangleG,\langle G,* \rangle 的一個子羣

定理 5 - 4.6
G,\langle G,* \rangle 是一個羣, S,\langle S,* \rangleG,\langle G,* \rangle 的一個子羣,那麼 G,\langle G,* \rangle 中的幺元 ee 必定也是 S,\langle S,* \rangle 中的幺元。

證明: eGx=x=eSxeG=eSe_G*x=x=e_S*x\Leftrightarrow e_G=e_S

定義 5 - 4.6
G,\langle G,* \rangle 是一個羣, S,\langle S,* \rangleG,\langle G,* \rangle 的子羣,如果 S={e}S=\{e\} 或者 S=GS=G ,則稱 S,\langle S,* \rangleG,\langle G,* \rangle平凡子羣

定理 5 - 4.7
G,\langle G,* \rangle 是一個羣, BBGG 的非空子集,如果 BB 是一個有限集,那麼,只要運算 *BB 上封閉, B,\langle B,* \rangle 必定是 G,\langle G,* \rangle 的子羣。

證明:
bB,bi=bj,i<jb\in B,b^i=b^j,i<j ,則 bi=bjibib^i=b^{j-i}*b^i ,則 bjib^{j-i} 是幺元。
如果 ji>1j-i>1 ,則由 bji=bbji1b^{j-i}=b*b^{j-i-1} 可知 bji1b^{j-i-1}bb 的逆元;
如果 ji=1j-i=1 ,則由 bi=bbib^i=b*b^i 可知 bb 是幺元,逆元是它本身。

定理 5 - 4.8
G,\langle G,\triangle \rangle 是羣, SSGG 的非空子集,如果對於 SS 中的任意元素 aabbab1Sa\triangle b^{-1}\in S ,則 S,\langle S,\triangle \rangleG,\langle G,\triangle \rangle 的子羣。

證明:
首先證明, GG 中的幺元也是 SS 中的幺元( aa1=eSa\triangle a^{-1}=e\in S )。
其次證明, SS 中的每一元素都有逆元( a1=ea1Sa^{-1}=e\triangle a^{-1}\in S )。
最後證明, \triangleSS 上是封閉的( ab=a(b1)1Sa\triangle b=a\triangle(b^{-1})^{-1}\in S )。

5-5 阿貝爾羣和循環羣

定義 5 - 5.1
如果羣 G,\langle G,* \rangle 中的運算 * 是可交換的,則稱該羣爲阿貝爾羣,或稱交換羣

定理 5 - 5.1
G,\langle G,*\rangle 是阿貝爾羣的充要條件是對任意的 a,bGa,b\in G ,有 (ab)(ab)=(aa)(bb)(a*b)*(a*b)=(a*a)*(b*b)

證明:
(1)充分性
a(ab)b=(aa)(bb)=(ab)(ab)=a(ba)b\begin{aligned}a*(a*b)*b&=(a*a)*(b*b)\\&=(a*b)*(a*b)\\&=a*(b*a)*b\end{aligned}兩邊同乘逆元,則有 ab=baa*b=b*a
(2)必要性
(aa)(bb)=a(ab)b=a(ba)b=(ab)(ab)\begin{aligned}(a*a)*(b*b)&=a*(a*b)*b\\&=a*(b*a)*b\\&=(a*b)*(a*b)\end{aligned}

定義 5 - 5.2
G,\langle G,* \rangle 爲羣,若在 GG 中存在一個元素 aa ,使得 GG 中的任意元素都由 aa 的冪組成,則稱該羣爲循環羣,元素 aa 稱爲循環羣 GG生成元

定理 5 - 5.2
任何一個循環羣必定是阿貝爾羣。

證明:
x=ar,y=asx=a^r,y=a^s ,則 xy=aras=ar+s=as+r=asar=yxx*y=a^r*a^s=a^{r+s}=a^{s+r}=a^s*a^r=y*x

定理 5 - 5.3
G,\langle G,*\rangle 是一個由元素 aGa\in G 生成的有限循環羣。如果 GG 的階數是 nn ,即 G=n\vert G\vert=n ,則 an=ea^n=e ,且 G={a,a2,a3, ,an1,an=e}G=\{a,a^2,a^3,\cdots,a^{n-1},a^n=e\}其中, eeG,\langle G,*\rangle 中的幺元, nn 是使 an=ea^n=e 的最小正整數(稱 nn 爲元素 aa 的階)。

證明:
假設存在 m<nm<n 滿足 am=ea^m=e
那麼,由於 G,\langle G,*\rangle 是一個循環羣,所以 GG 中的任何元素都能表示成 aka^k ,其中 k=mq+r,qI,0r<mk=mq+r,q\in I,0\leqslant r<m
因此, GG 中所有元素都能表示成 ara^r ,則 GG 中最多隻有 mm 個不同的元素,與 G=n\vert G\vert=n 矛盾!

*5-6 置換羣與伯恩賽德定理

定義 5 - 6.1
π1,π2Sn\pi_1,\pi_2\in S_nSnS_n 上的二元運算 \circ\diamond ,使得 π1π2\pi_1\circ\pi_2π2π1\pi_2\diamond\pi_1 都表示對 SS 的元素先應用置換 π2\pi_2 ,接着再應用置換 π1\pi_1 所得到的置換。二元運算 \circ\diamond 分別稱爲左複合右複合

定理 5 - 6.1
Sn,\langle S_n,\circ\rangle 是一個羣,其中 \circ 是置換的左複合運算。

證明:
(1)首先證明 \circSnS_n 上的封閉性。
π2(a)=c,π2(b)=d,ab\pi_2(a)=c,\pi_2(b)=d,a\ne b ,則顯然 cdc\ne d
同理,若 π1(c)=e,π1(d)=f\pi_1(c)=e,\pi_1(d)=f ,則 efe\ne f ,因此 π1π2Sn\pi_1\circ\pi_2\in S_n
(2)其次證明 \circSnS_n 上是可結合的。
π3(x)=y,π2(y)=z,π1(z)=w\pi_3(x)=y,\pi_2(y)=z,\pi_1(z)=w ,則 (π1π2)π3(x)=(π1π2)y=π1(z)=w(\pi_1\circ\pi_2)\circ\pi_3(x)=(\pi_1\circ\pi_2)y=\pi_1(z)=w π1(π2π3(x))=π1(π2(y))=π1(z)=w\pi_1\circ(\pi_2\circ\pi_3(x))=\pi_1\circ(\pi_2(y))=\pi_1(z)=w (3)接着證明 SnS_n 中存在幺元 πe\pi_e
顯然,滿足 πxSn,πeπx=πx\forall \pi_x\in S_n,\pi_e\circ\pi_x=\pi_xπe\pi_e 即爲幺元。
(4)最後,證明 SnS_n 中所有元素存在逆元。
πS,π1Sn\forall\pi\in S,\exist\pi^{-1}\in S_n ,使得 π(x)=yπ1(y)=x\pi(x)=y\rightarrow\pi^{-1}(y)=x

定義 5 - 6.2
Sn,\langle S_n,*\rangle 的任何一個子羣,稱爲集合 SS 上的一個置換羣。特別地,置換羣 Sn,\langle S_n,\circ\rangle 稱爲集合 SS對稱羣

定義 5 - 6.3
G,\langle G,*\rangleSS 的一個置換羣,稱 R={a,bπ(a)=b,πG}R=\{\langle a,b\rangle\vert\pi(a)=b,\pi\in G\}G,\langle G,*\rangle 所誘導的 SS 上的二元關係

定理 5 - 6.2
由置換羣 G,\langle G,\circ\rangle 所誘導的 SS 上的二元關係是一個等價關係。

定義 5 - 6.4
如果一個置換將一個元素映照到它自身,那麼,這個元素就稱爲在這個置換下的不變元

定理 5 - 6.3(伯恩賽德定理)
SS 的置換羣 G,\langle G,\circ\rangle 誘導等價關係將 SS 劃分所得的等價類數目等於 1GπGψ(π)\frac{1}{\vert G\vert}\sum_{\pi\in G}\psi(\pi) 其中 ψ(π)\psi(\pi) 表示在置換 π\pi 作用下的不變元的個數。

5-7 陪集與拉格朗日定理

定義 5 - 7.1
G,\langle G,*\rangle 是一個羣, A,BP(G)A,B\in\mathscr{P}(G)A,BA,B\ne\varnothing ,記 AB={abaA,bB}AB=\{a*b\vert a\in A,b\in B\}A1={a1aA}A^{-1}=\{a^{-1}\vert a\in A\} 分別稱爲 A,BA,BAA

定義 5 - 7.2
H,\langle H,*\rangle 是羣 G,\langle G,*\rangle 的一個子羣, aGa\in G ,則集合 {a}H\{a\}HH{a}H\{a\} )稱爲由 aa 所確定的 HHGG 中的左(右)陪集,簡稱爲 HH 關於 aa 的左(右)陪集,記爲 aHaHHaHa )。元素 aa 稱爲陪集 aHaHHaHa )的代表元素

定理 5 - 7.1(拉格朗日定理)
H,\langle H,*\rangle 是羣 G,\langle G,*\rangle 的一個子羣,那麼
(a) R={a,baG,bG,a1bH}R=\{\langle a,b\rangle\vert a\in G,b\in G,a^{-1}*b\in H\}GG 中的一個等價關係。對於 aGa\in G ,若記 [a]R={xxG,a,xR}[a]_R=\{x\vert x\in G,\langle a,x\rangle\in R\} ,則 [a]R=aH[a]_R=aH
(b) 如果 GG 是有限羣, G=n\vert G\vert=nH=m\vert H\vert=m ,則 mnm\mid n

5-8 同態與同構

定義 5 - 8.1
A,\langle A,\bigstar\rangleB,\langle B,*\rangle 是兩個代數系統, \bigstar* 分別是 AABB 上的二( nn )元運算,設 ff 是從 AABB 的一個映射,使得對任意的 a1,a2Aa_1,a_2\in A ,有 f(a1a2)=f(a1)f(a2)f(a_1\bigstar a_2)=f(a_1)*f(a_2) ,則稱 ff 爲由 A,\langle A,\bigstar\rangleB,\langle B,*\rangle 的一個同態映射,稱 A,\langle A,\bigstar\rangle 同態於 B,\langle B,*\rangle ,記作 ABA\sim B 。把 f(A),\langle f(A),*\rangle 稱爲 A,\langle A,\bigstar\rangle 的一個同態象。其中 f(A)={xx=f(a),aA}Bf(A)=\{x\vert x=f(a),a\in A\}\subseteq B

定義 5 - 8.2
ff 是由 A,\langle A,\bigstar\rangleB,\langle B,*\rangle 的一個同態,如果 ff 是從 AABB 的一個滿射,則 ff 稱爲滿同態;如果 ff 是從 AABB 的一個入射,則 ff 稱爲單一同態;如果 ff 是從 AABB 的一個雙射,則 ff 稱爲同構映射,並稱 A,\langle A,\bigstar\rangleB,\langle B,*\rangle同構的,記作 ABA\cong B

定義 5 - 8.3
A,\langle A,\star\rangle 是一個代數系統,如果 ff 是由 A,\langle A,\bigstar\rangleA,\langle A,\bigstar\rangle 的同態,則稱 ff自同態。如果 gg 是由 A,\langle A,\bigstar\rangleA,\langle A,\bigstar\rangle 的同構,則稱 ff自同構

定理 5 - 8.1
GG 是代數系統的集合,則 GG 中代數系統之間的同構關係是等價關係。

定理 5 - 8.2
ff 是從代數系統 A,\langle A,\bigstar\rangle 到代數系統 B,\langle B,*\rangle 的同態映射。如果 A,\langle A,\bigstar\rangle 是半羣(獨異點)(羣),那麼在 ff 作用下,同態象 f(A),\langle f(A),* \rangle 也是半羣(獨異點)(羣)。

定義 5 - 8.4
ff 是由羣 G,\langle G,\bigstar\rangle 到羣 G,\langle G^\prime,*\rangle 的同態映射, ee^\primeGG^\prime 中的幺元,記 Ker(f)={xxG,f(x)=e}\text{Ker}(f)=\{x\vert x\in G,f(x)=e^\prime\} ,稱 Ker(f)\text{Ker}(f) 爲同態映射 ff,簡稱 ff同態核

定理 5 - 8.3
ff 是由羣 G,\langle G,\bigstar\rangle 到羣 G,\langle G^\prime,*\rangle 的同態映射, 則 ff 的同態核 KKGG 的子羣。

證明:
k1,k2Kk_1,k_2\in K ,則 f(k1k2)=f(k1)f(k2)=ee=ef(k_1\bigstar k _2)=f(k_1)*f(k_2)=e^\prime*e^\prime=e^\prime ,故 k1k2Kk_1\bigstar k_2\in K 。又 f(k1)=f(k)1=e1=ef(k^{-1})=f^{}(k)^{-1}=e^{\prime-1}=e^\prime ,故 k1Kk^{-1}\in K 。因此, K,\langle K,\bigstar \rangleG,\langle G,\bigstar \rangle 的子羣。

定義 5 - 8.5
A,\langle A,\bigstar \rangle 是一個代數系統,並設 RRAA 上的一個等價關係。如果當 a1,a2,b1,b2R\langle a_1,a_2 \rangle,\langle b_1,b_2\rangle\in R 時,蘊涵着 a1b1,a2b2R\langle a_1\bigstar b_1,a_2\bigstar b_2\rangle\in R ,則稱 RRAA 上關於 \bigstar同餘關係。由這個同餘關係將 AA 劃分成的等價類就稱爲同餘類

定理 5 - 8.4
A,\langle A,\bigstar \rangle 是一個代數系統, RRAA 上的一個同餘關係, B={A1,A2, ,Ar}B=\{A_1,A_2,\cdots,A_r\} 是由 RR 誘導的 AA 的一個劃分,那麼,必定存在新的代數系統 B,\langle B,* \rangle ,它是 A,\langle A,\bigstar \rangle 的同態象。

定理 5 - 8.5
ff 是由 A,\langle A,\bigstar \rangleB,\langle B,* \rangle 的一個同態映射,如果在 AA 上定義二元關係 RR 爲: a,bR\langle a,b \rangle \in R 當且僅當 f(a)=f(b)f(a)=f(b) ,那麼, RRAA 上的同餘類。

形象地說,一個代數系統的同態象可以看作是當抽去該系統中某些元素的次要特徵的情況下,對該系統的一種粗糙描述。如果我們把屬於同一個同餘類的元素看作是沒有區別的,那麼原系統的性態可以用同餘類之間的相互關係來描述。

5-9 環與域

定義 5 - 9.1
A,,\langle A,\bigstar,*\rangle 是一個代數系統,如果滿足:
(1) A,\langle A,\bigstar \rangle 是阿貝爾羣。
(2) A,\langle A,* \rangle 是半羣。
(3)運算 * 對於運算 \bigstar 是可分配的。
則稱 A,,\langle A,\bigstar,*\rangle

定理 5 - 9.1
A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 是一個環,則對任意的 a,b,cAa,b,c\in A ,有
(1) aθ=θa=θa\cdot\theta=\theta\cdot a=\theta
(2) a(b)=(a)b=(ab)a\cdot(-b)=(-a)\cdot b=-(a\cdot b)
(3) (a)(b)=ab(-a)\cdot(-b)=a\cdot b
(4) a(bc)=abaca\cdot(b-c)=a\cdot b-a\cdot c
(5) (bc)a=baca(b-c)\cdot a=b\cdot a-c\cdot a
其中, θ\theta 是加法幺元, a-aaa 的加法逆元,並將 a+(b)a+(-b) 記爲 aba-b

證明:
(1)因爲 θa=(θ+θ)a=θa+θa\theta\cdot a=(\theta+\theta)\cdot a=\theta\cdot a+\theta\cdot a ,由加法運算的消去律,得 θa=θ\theta\cdot a=\theta 。同理可證 aθ=θa\cdot\theta=\theta
(2)因爲 ab+a(b)=a[b+(b)]=aθ=θa\cdot b+a\cdot(-b)=a\cdot[b+(-b)]=a\cdot\theta=\theta ,所以 a(b)=(ab)a\cdot(-b)=-(a\cdot b) 。同理可證 (a)b=(ab)(-a)\cdot b=-(a\cdot b)

定義 5 - 9.2
A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 是環。如果 A,\langle A,\cdot\rangle 是可交換的,則稱 A,+,\langle A,+,\cdot\rangle交換環。如果 A,\langle A,\cdot\rangle 含有幺元,則稱 A,+,\langle A,+,\cdot\rangle含幺環

定義 5 - 9.3
A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 是一個代數系統,如果滿足:
(1) A,+\langle A,+\rangle 是阿貝爾羣。
(2) A,\langle A,\cdot\rangle 是可交換獨異點,且無零因子,即對任意的 a,bA,aθ,bθa,b\in A,a\ne\theta,b\ne\theta 必有 abθa\cdot b\ne\theta
(3) 運算 \cdot 對於運算 ++ 是可分配的。
則稱 A,+,\langle A,+,\cdot\rangle整環

定理 5 - 9.2
在整環 A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 中的無零因子條件等價於乘法消去律,即對於 cθc\ne\thetaca=cbc\cdot a=c\cdot b ,必有 a=ba=b

定義 5 - 9.4
A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 是一個代數系統,如果滿足:
(1) A,+\langle A,+\rangle 是阿貝爾羣。
(2) A{θ},\langle A-\{\theta\},\cdot\rangle 是阿貝爾羣。
(3) 運算 \cdot 對於運算 ++ 是可分配的。
則稱 A,+,\langle A,+,\cdot\rangle

定理 5 - 9.3
域一定是整環。

定理 5 - 9.4
有限整環必定是域。

定義 5 - 9.5
A,+,\langle A,+,\cdot\rangleB,,\langle B,\oplus,\odot \rangle 是兩個代數系統,如果一個從 AABB 的映射 ff ,滿足如下條件:
對任意的 a,bAa,b\in A ,有
(1) f(a+b)=f(a)f(b)f(a+b)=f(a)\oplus f(b)
(2) f(ab)=f(a)f(b)f(a\cdot b) = f(a)\odot f(b)
則稱 ff 爲由 A,+,\langle A,+,\cdot\rangleB,,\langle B,\oplus,\odot \rangle 的一個同態映射,並稱 f(A),,\langle f(A),\oplus,\odot\rangleA,+,\langle A,+,\cdot \rangle同態象

定理 5 - 9.5
任一環的同態象是一個環。

證明:
A,+,\langle A,+,\cdot\rangle 是一個環, B,,\langle B,\oplus,\odot \rangle 是其在同態映射 ff 下的同態象。
A,+\langle A,+\rangle 是阿貝爾羣,容易證明 B,\langle B,\oplus\rangle 也是阿貝爾羣。
A,\langle A,\cdot\rangle 是半羣,容易證明 B,\langle B,\odot\rangle 也是半羣。
對於任意的 b1,b2,b3Bb_1,b_2,b_3\in B ,必有相應的 a1,a2,a3a_1,a_2,a_3 ,使得 f(ai)=bi,(i=1,2,3)f(a_i)=b_i,(i=1,2,3)
於是, b1(b2b3)=f(a1)(f(a2)f(a3))=f(a1)f(a2+a3)=f(a1(a2+a3))=f((a1a2)+(a1a3))=f(a1a2)f(a1a3)=(f(a1)f(a2))(f(a1)f(a3))=(b1b2)(b1b3)\begin{aligned}b_1\odot(b_2\oplus b_3)&=f(a_1)\odot(f(a_2)\oplus f(a_3))\\&=f(a_1)\odot f(a_2+a_3)\\&=f(a_1\cdot(a_2+a_3))\\&=f((a_1\cdot a_2)+(a_1\cdot a_3))\\&=f(a_1\cdot a_2)\oplus f(a_1\cdot a_3)\\&=(f(a_1)\odot f(a_2))\oplus(f(a_1)\odot f(a_3))\\&=(b_1\odot b_2)\oplus(b_1\odot b_3)\end{aligned}

同理可證 (b2b3)b1=(b2b1)(b2b1)(b_2\oplus b_3)\odot b_1=(b_2\odot b_1)\oplus(b_2\odot b_1)
因此, B,,\langle B,\oplus,\odot \rangle 也是一個環。

第六章 格和布爾代數

6-1 格的概念

定義 6 - 1.1
A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 是一個偏序集,如果 AA 中任意兩個元素都有最小上界和最大下界,則稱 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle

定義 6 - 1.2
A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 是一個格,如果在 AA 上定義兩個二元運算 \vee\wedge ,使得對於任意的 a,bAa,b\in Aaba\vee b 等於 aabb 的最小上界, aba\wedge b 等於 aabb 的最大下界,那麼,就稱 A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle由格 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 所誘導的代數系統。二元運算 \vee\wedge 分別稱爲並運算交運算

定義 6 - 1.3
A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 是一個格,由格 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 所誘導的代數系統爲 A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle ,設 BAB\subseteq ABB\ne\varnothing ,如果 AA 中的這兩個運算 \vee\wedge 是封閉的,則稱 B,\langle B,\preccurlyeq\rangleA,\langle A,\preccurlyeq\rangle子格

定理 6 - 1.1
在一個格 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 中,對任意的 a,bAa,b\in A ,都有
(1) aaba\preccurlyeq a\vee b
(2) babb\preccurlyeq a\vee b
(3) abaa\wedge b \preccurlyeq a
(4) abba\wedge b \preccurlyeq b

證明:
(由定義易證。)

定理 6 - 1.2
在一個格 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 中,對於 a,b,c,dAa,b,c,d\in A ,若 aba\preccurlyeq bcdc\preccurlyeq d ,則 acbda\vee c \preccurlyeq b \vee dacbda\wedge c \preccurlyeq b \wedge d

證明:
abbd,cdbda \preccurlyeq b \preccurlyeq b\vee d,c \preccurlyeq d \preccurlyeq b\vee d ,則 acbda\vee c \preccurlyeq b\vee d 。同理可證 acbda\wedge c \preccurlyeq b\wedge d

定理 6 - 1.3
A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 是一個格,由格 A,\langle A,\preccurlyeq\rangle 所誘導的代數系統爲 A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle ,則對任意的 a,b,c,dAa,b,c,d\in A ,有
(1) ab=baa\vee b=b\vee a (交換律)
(2) a(bc)=(ab)ca\vee(b\vee c)=(a\vee b)\vee c (結合律)
(3) aa=aa\vee a=a (冪等律)
(4) a(ab)=aa\vee(a\wedge b)=a (吸收律)
上述式子的對偶式也同樣成立。

證明:
(1)略

(2)
bbca(bc)aa(bc)(ab)a(bc)\begin{aligned}&b\preccurlyeq b\vee c \preccurlyeq a \vee (b \vee c)\\&a\preccurlyeq a \vee (b \vee c) \\\Rightarrow &(a\vee b)\preccurlyeq a\vee(b\vee c)\end{aligned}cbca(bc)c\preccurlyeq b\vee c \preccurlyeq a\vee (b\vee c)(ab)ca(bc)(a\vee b)\vee c\preccurlyeq a\vee (b \vee c) 類似可證 a(bc)(ab)ca\vee (b \vee c)\preccurlyeq (a\vee b)\vee c 因此 (ab)c=a(bc)(a\vee b)\vee c= a\vee (b \vee c) 證畢。

(3)
aaa,aaaaaa=aa\begin{aligned}&a\preccurlyeq a\vee a,\\&a\preccurlyeq a \Rightarrow a\vee a \preccurlyeq a\\\Rightarrow &a=a\vee a\end{aligned} 再由對偶原理, aa=aa\wedge a=a

(4)略

引理 6 - 1.1
A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle 是一個代數系統,其中 ,\vee,\wedge 都是二元運算且滿足吸收性,則 \vee\wedge 都滿足冪等性。

證明:
由吸收性,有 a(ab)=aa\vee(a\wedge b)=aa(ab)a\wedge(a\vee b) 取(1)式中 bbaba\vee ba(a(ab))=aa\vee(a\wedge(a\vee b))=a 再由(2)式得 aa=aa\vee a=a 同理可證 aa=aa\wedge a=a

定理 6 - 1.4
A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle 是一個代數系統,其中 \vee ,\wedge 都是二元運算且滿足交換性、結合性和吸收性,則 AA 上存在偏序關係 \preccurlyeq ,使 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格。

定理 6 - 1.5
在一個格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 中,對任意的 a,b,cAa,b,c\in A ,都有 a(bc)(ab)(ac)a\vee(b\wedge c)\preccurlyeq(a\vee b)\wedge(a\vee c)(ab)(ac)a(bc)(a\wedge b)\vee(a\wedge c)\preccurlyeq a\wedge(b\vee c)

定理 6 - 1.6
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,那麼,對於任意的 a,bAa,b\in A ,有 abab=aab=ba \preccurlyeq b \Leftrightarrow a \wedge b = a \Leftrightarrow a \vee b = b

定理 6 - 1.7
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,那麼,對於任意的 a,bAa,b\in A ,有 aca(bc)(ab)ca \preccurlyeq c \Leftrightarrow a \vee (b \wedge c) \preccurlyeq (a \vee b) \wedge c

定義 6 - 1.4
A1,1\langle A_1,\preccurlyeq_1 \rangleA2,2\langle A_2,\preccurlyeq_2 \rangle 是兩個格,由它們分別誘導的代數系統爲 A1,1,1\langle A_1,\vee_1,\wedge_1\rangleA2,2,2\langle A_2,\vee_2,\wedge_2\rangle ,如果存在着一個從 A1A_1A2A_2 的映射 ff ,使得對於任意的 a,bA1a,b\in A_1f(a1b)=f(a)2f(b)f(a \vee_1 b)=f(a) \vee_2 f(b) f(a1b)=f(a)2f(b)f(a \wedge_1 b)=f(a) \wedge_2 f(b) 則稱 ff 爲從 A1,1,1\langle A_1,\vee_1,\wedge_1\rangleA2,2,2\langle A_2,\vee_2,\wedge_2\rangle格同態象。此外,當 ff 是雙射時,則稱 ff 爲從 A1,1,1\langle A_1,\vee_1,\wedge_1\rangleA2,2,2\langle A_2,\vee_2,\wedge_2\rangle格同構,亦稱 A1,1\langle A_1,\preccurlyeq_1 \rangleA2,2\langle A_2,\preccurlyeq_2 \rangle 這兩個格是同構的。

定理 6 - 1.8
ff 是格 A1,1\langle A_1,\preccurlyeq_1 \rangleA2,2\langle A_2,\preccurlyeq_2 \rangle 的格同態,則對任意的 x,yA1x,y\in A_1 ,如果 x1yx\preccurlyeq_1 y ,必有 f(x)2f(y)f(x)\preccurlyeq_2 f(y)

定理 6 - 1.9
A1,1\langle A_1,\preccurlyeq_1 \rangleA2,2\langle A_2,\preccurlyeq_2 \rangle 是兩個格, ff 是從 A1A_1A2A_2 的雙射,則 ffA1,1\langle A_1,\preccurlyeq_1 \rangleA2,2\langle A_2,\preccurlyeq_2 \rangle 的格同構,當且僅當對任意的 a,bAa,b\in Aa1bf(a)2f(b)a\preccurlyeq_1 b \Leftrightarrow f(a) \preccurlyeq_2 f(b)

6-2 分配格

定義 6 - 2.1
A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle 是由格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 所誘導的代數系統。如果 \wedge 運算和 \vee 運算在 AA 上互相可分配,則稱 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle分配格

定理 6 - 2.1
如果在一個格中 \wedge 運算對於 \vee 運算是可分配的,則 \vee 運算對於 \wedge 運算也是可分配的。反之亦然。

定理 6 - 2.2
每個鏈一定是分配格。

定理 6 - 2.3
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個分配格,那麼,對於任意的 a,b,cAa,b,c\in A ,如果有 ab=aca\wedge b = a\wedge cab=aca\vee b = a \vee c 成立,則必有 b=cb=c

定義 6 - 2.2
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,由它所誘導的代數系統爲 A,,\langle A,\vee,\wedge\rangle ,如果對於任意的 a,b,cAa,b,c \in A ,當 bab \preccurlyeq a 時,有 a(bc)=b(ac)a \wedge (b \vee c) = b \vee (a \wedge c) 則稱 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle模格

定理 6 - 2.4
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是模格,當且僅當在 AA 中不含有適合下述條件的元素 u,v,wu,v,w
(1) vuv \prec u
(2) uw=vw,uw=vwu \vee w = v \vee w, u \wedge w = v \wedge w

定理 6 - 2.5
在一般的格中,對於任意的 a,b,ca,b,c ,有以下三個式子成立:
(1) a(bc)(ab)(ac)a \vee (b \wedge c) \preccurlyeq (a \vee b) \wedge (a \vee c)
(2) (ab)(ac)a(bc)(a \wedge b) \vee (a \wedge c) \preccurlyeq a \wedge (b \vee c)
(3) (ab)(bc)(ca)(ab)(bc)(ca)(a \wedge b) \vee (b \wedge c) \vee (c \wedge a) \preccurlyeq (a \vee b) \wedge (b \vee c) \wedge (c \vee a)
對於模格,若有三個元素 a,b,ca,b,c ,使得上述三個式子的任何一個式子把 \preccurlyeq 換成 == 成立,則另外兩個式子中把 \preccurlyeq 換成 == 也必成立。

定理 6 - 2.6
分配格必定是模格。

6-3 有補格

定義 6 - 3.1
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,如果存在元素 aAa\in A ,對於任意的 xAx\in A ,都有 axa\preccurlyeq x 則稱 aa 爲格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle全下界,記格的全下界爲 00

定理 6 - 3.1
一個格若有全下界,則是唯一的。

定義 6 - 3.2
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,如果存在元素 bAb\in A ,對於任意的 xAx\in A ,都有 xbx\preccurlyeq b 則稱 bb 爲格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle全上界,記格的全上界爲 11

定理 6 - 3.2
一個格若有全上界,則是唯一的。

定義 6 - 3.3
如果一個格中存在全下界和全上界,則稱該格爲有界格

定理 6 - 3.3
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個有界格,則對任意的 aAa\in A ,必有
(1) a1=1,a1=aa\vee1=1,a\wedge1=a
(2) a0=a,a0=0a\vee0=a,a\wedge0=0

定義 6 - 3.4
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個有界格,對於 AA 中的一個元素 aa ,如果存在 bAb\in A ,使得 ab=1a\vee b=1ab=0a\wedge b=0 ,則稱元素 bb 是元素 aa補元

定義 6 - 3.5
在一個有界格中,如果每個元素都至少有一個補元素,則稱此格爲有補格

定理 6 - 3.4
在有界分配格中,若有一個元素有補元素,則必是唯一的。

證明:
aa 有兩個補元素 bbcc ,即有 ab=1,ab=0a \vee b =1,a \wedge b=0 ac=1,ac=0a \vee c = 1,a \wedge c =0定理 6 - 2.3即得 b=cb=c

定義 6 - 3.6
一個格如果它既是有補格,又是分配格,則稱它爲有補分配格。我們把有補分配格中任一元素 aa 的唯一補元記爲 aˉ\bar{a}

6-4 布爾代數

定義 6 - 4.1
一個有補分配格稱爲布爾格

定義 6 - 4.2
由布爾格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle ,可以誘導一個代數系統 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle ,這個代數系統稱爲布爾代數

定理 6 - 4.1
對於布爾代數中任意兩個元素 a,ba,b ,必定有 (aˉ)=a\overline{(\bar{a})}=a ab=aˉbˉ\overline{a \vee b} = \bar{a} \wedge \bar{b} ab=aˉbˉ\overline{a \wedge b} = \bar{a} \vee \bar{b}

定義 6 - 4.3
具有有限個元素的布爾代數稱爲有限布爾代數

定義 6 - 4.4
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangleB,,,ˉ\langle B,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是兩個布爾代數,如果存在着 AABB 的雙射 ff ,對於任意的 a,bAa,b \in A ,都有 f(ab)=f(a)f(b)f(a \vee b) = f(a) \vee f(b) f(ab)=f(a)f(b)f(a\wedge b)=f(a)\wedge f(b) f(aˉ)=f(a)f(\bar{a})=\overline{f(a)} 則稱 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangleB,,,ˉ\langle B,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 同構

定義 6 - 4.5
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個格,且具有全下界 00 ,如果有元素 aa 蓋住 00 ,則稱元素 aa原子

定理 6 - 4.2
A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 是一個具有全下界 00 的有限格,則對於任何一個非零元素 bb (即不等於全下界 00 的元素)至少存在一個原子 aa ,使得 aba \preccurlyeq b

引理 6 - 4.1
在一個布爾格中, bcˉ=0b \wedge \bar{c} = 0 當且僅當 bcb \preccurlyeq c

引理 6 - 4.2
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是一個有限布爾代數,若 bbAA 中任意非零元素, a1,a2, ,aka_1,a_2,\cdots, a_kAA 中滿足 ajba_j \preccurlyeq b 的所有原子( j=1,2, ,kj=1,2,\cdots,k ),則 b=a1a2akb = a_1 \vee a_2 \vee \cdots \vee a_k

引理 6 - 4.3
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是一個有限布爾代數, bAb \in A ,且 b0b \ne 0a1,a2, ,aka_1,a_2,\cdots,a_k 是滿足 aiba_i \preccurlyeq bi=1,2, ,ki=1,2,\cdots,k )的 AA 中的所有原子,則 b=a1a2akb = a_1 \vee a_2 \vee \cdots \vee a_k 是將 bb 表示爲原子的並的唯一形式。

引理 6 - 4.4
在一個布爾格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 中,對 AA 中的任意一個原子 aa 和另一個非零元素 bbaba\preccurlyeq babˉa \preccurlyeq \bar{b} 兩式中有且僅有一式成立。

定理 6 - 4.3(Stone 表示定理)
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是由有限布爾格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 所誘導的一個有限布爾代數, SS 是布爾格 A,\langle A,\preccurlyeq \rangle 中的所有原子的集合,則 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangleP(S),,,\langle \mathscr{P}(S),\cup,\cap,\sim \rangle 同構。

6-5 布爾表達式

定義 6 - 5.1
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是一個布爾代數,並在這個布爾代數上定義布爾表達式如下:
(1) AA 中任何元素是一個布爾表達式。
(2)任何變元是一個布爾表達式。
(3)如果 e1e_1e2e_2 是布爾表達式,那麼, eˉ1,(e1e2)\bar{e}_1,(e_1 \vee e_2)(e1e2)(e_1 \wedge e_2) 也都是布爾表達式。

定義 6 - 5.2
一個含有 nn 個相異變元的布爾表達式,稱爲含有 nn 元的布爾表達式。記爲 E(x1,x2, ,xn)E(x_1,x_2,\cdots,x_n) ,其中 x1,x2, ,xnx_1,x_2,\cdots,x_n 爲變元。

定義 6 - 5.3
布爾代數 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 上的一個含有 nn 元的布爾表達式 E(x1,x2, ,xn)E(x_1,x_2,\cdots,x_n)是指:將 AA 中的元素作爲變元 xix_ii=1,2, ,ni=1,2,\cdots,n )的值來代替表達式中相應的變元(即對變元賦值),從而計算出表達式的值。

定義 6 - 5.4
設布爾代數 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 上兩個 nn 元的布爾表達式爲 E1(x1,x2, ,xn)E_1(x_1,x_2,\cdots,x_n)E2(x1,x2, ,xn)E_2(x_1,x_2,\cdots,x_n) ,如果對於 nn 個變元的任意賦值 xi=x~ix_i=\widetilde{x}_ix~iA\widetilde{x}_i \in A 時,均有 E1(x~1,x~2 ,x~n)=E2(x~1,x~2 ,x~n)E_1(\widetilde{x}_1,\widetilde{x}_2\cdots,\widetilde{x}_n) = E_2(\widetilde{x}_1,\widetilde{x}_2\cdots,\widetilde{x}_n) 則稱這兩個布爾表達式是等價的,記作 E1(x1,x2, ,xn)=E2(x1,x2, ,xn)E_1(x_1,x_2,\cdots,x_n) = E_2(x_1,x_2,\cdots,x_n)

定義 6 - 5.5
A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 是一個布爾代數,一個從 AnA^nAA 的函數,如果它能夠用 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 上的 nn 元布爾表達式來表示,那麼,這個函數就稱爲布爾函數

定理 6 - 5.1
對於兩個元素的布爾代數 {0,1},,,ˉ\langle \{0,1\}, \vee , \wedge,\bar{\quad} \rangle ,任何一個從 {0,1}n\{0,1\}^n{0,1}\{0,1\} 的函數都是布爾函數。

定理 6 - 5.2
E(x1,x2, ,xn)E(x_1,x_2,\cdots,x_n) 是布爾代數 A,,,ˉ\langle A,\vee,\wedge,\bar{\quad} \rangle 上的任意一個布爾表達式,則它一定能寫成析取範式。

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