定义3.3.5 设(X,→, 0)是FI代数且∅≠F ⊆X.如果F满足:
(Fil1)1∈F;
(PIFil1)对任意的x,y,z∈X,如果z∈F且z→((x →y)→x )∈F蕴涵x∈F,则称F是X的正关联滤子(positive implicative filter).由X的全体正关联滤子构成的集合记为PIFil(X).
例3.3.5 设X={0,a, b, c,1},定义X上二元运算“→”如表3.11所示.
表3.11 X上二元运算“→”的定义
可以利用如图3.16所示的Mathematica程序验证(X,→, 0)是一个非正则的FI代数(程序中仅验证条件(FI1)、(FI2)和(FI4),条件(FI3)和(FI5)是显然成立的).
图3.16 验证(X,→, 0)是非正则FI代数的Mathematica程序
令F={a,b, c,1},则可利用如图3.17所示的Mathematica程序验证F∈PIFil(X ).
图3.17 验证F∈PIFil(X)的Mathematica程序
定理3.3.19 设(X,→, 0)是FI代数,则X的任一正关联滤子都是X的MP滤子.
证明 设F∈PIFil(X),则有F满足(Fil1)和(PIFil1).对任意的x,y∈X,设x∈F且x→y∈F,则由(FI6)和(FI7)得x∈F且x→((y→1)→y )=x →y ∈F,故再由(PIFil1)便得y∈F,因此F∈Fil(X).
定理3.3.20 设(X,→, 0)是FI代数,则X的任一正关联滤子都是X的关联滤子.
证明 设F∈PIFil(X )且对任意的x,y,z∈X有x→(y →z )∈F且x→y∈F.因为由(FI1)和(FI10)得
由定理3.3.19得F∈Fil(X),所以由x→(y →z )∈F 和(Fil3)得
从而再由x→y∈F和(Fil2)得x→(x →z )∈F.又因为由(FI1)和(FI13)得
所以((x →z)→z)→(x →z )∈F .故由(Fil1)和(FI7)又得
从而由(PIFil1)便得x→z∈F,即F满足(IMFil1),因此由定义3.3.4得F∈IMFil(X).
注3.3.8定理3.3.20的逆命题不真,即X的关联滤子不必是X的正关联滤子.例如,设X={0,a, b, c,1},定义X上二元运算“→”如表3.12所示.
表3.12 X上二元运算“→”的定义
可以利用如图3.18所示的Mathematica程序验证(X,→, 0)是一个非正则的FI代数(程序中仅验证条件(FI1)、(FI2)和(FI4),条件(FI3)和(FI5)是显然成立的).
图3.18 验证(X,→, 0)是非正则FI代数的Mathematica程序
令F={a, c,1},则可利用如图3.19所示的Mathematica程序验证F∈IMFil(X).但是F∉PIFil(X),事实上,
图3.19 验证F∈IMFil(X)的Mathematica程序
此外,由定理3.3.14知FI代数的任一关联滤子都是X的MP滤子,所以F∈Fil(X),故由F∉PIFil(X )知FI代数的MP滤子亦不必是正关联滤子,即定理3.3.19的逆命题不真.
定理3.3.21 设(X,→, 0)是FI代数且F∈Fil(X),则下列各条等价:
(1)F∈PIFil(X);
(2)对任意的x, y∈X,如果(x →y)→x ∈F ,则x∈F;
(3)对任意的x∈X,(C (x)→x)→x ∈F .
证明(1)⇒(2):设F∈PIFil(X )且对任意x, y∈X有(x →y)→x ∈F ,则有
而由F∈Fil(X)又得1∈F,因此由(PIFil1)便得x∈F,即(1)成立.
(2)⇒(3):设(2)成立.对任意的x∈X,令α=(C (x)→x)→x ,则
故由(FI7)和F∈Fil(X)得(α→0)→α=1 ∈F ,故由(2)得(www.xing528.com)
(3)⇒(1):设(3)成立且对任意的x,y,z∈X有z∈F且z→((x →y)→x )∈F ,则由F∈Fil(X)得(x →y)→x ∈F .因为0≤y,所以由(FI8)得x→0≤x→y ,从而(x →y)→x ≤(x→0)→x =C (x)→x ,进而由定义2.2.2和F∈Fil(X)得
再由(Fil2)又得C (x)→x∈F.又由(3)得(C (x)→x)→x ∈F ,故由(Fil2)便得x∈F,因此,由定义3.3.5便得F∈PIFil(X).
定理3.3.22 设(X,→, 0)是FI代数,则X的任一正关联滤子都是X的交换滤子.证明 设F∈PIFil(X)且对任意的x, y∈X有y→x∈F.因为
所以x≤((x →y)→y)→x ,从而由(FI8)得
令α=((x →y)→y)→x,则
故由y→x∈F和F∈Fil(X)可得(α→y)→α∈F ,从而由定理3.3.21中(2)便得((x →y)→y)→x=α∈F ,因此由定理3.3.10便得F∈CFil(X).
注3.3.9定理3.3.22的逆命题不真,即X的交换滤子不必是X的正关联滤子.例如,考虑例3.3.3中所给FI代数(X,→, 0)和交换滤子F={1}∈CFil(X),因为
所以(C (a)→a)→a ∉F={1},故由定理3.3.21中(3)知F∉PIFil(X).
定理3.3.23 设(X,→, 0)是FI代数,则F∈PIFil(X )当且仅当F∈IMFil(X )且F∈CFil(X ).
证明 必要性:设F∈PIFil(X ),则由定理3.3.20和定理3.3.22可知F∈CFil(X)且F∈IMFil(X).
充分性:设F∈CFil(X)且F∈IMFil(X).任取x, y∈X,设(x →y)→x ∈F ,由定理3.3.21中(2)可知只需证x∈F.事实上,因为由(FI11)知x ≤(x →y)→y ,所以由(FI8)得 (x →y)→x ≤(x →y)→((x →y)→y),故由F∈Fil(X)和(Fil3)得(x →y)→((x →y)→y )∈F ,从而由F∈IMFil(X)和定理3.3.16中(2)可得
又因为由(FI14)得y≤x→y,所以由条件(FI8)可得(x →y)→x ≤y →x,故由F∈Fil(X)和条件(Fil3)可得y→x∈F,从而由F∈CFil(X)和定理3.3.10又可得((x →y)→y)→x ∈F ,因此由F∈Fil(X)和(※※)便得x∈F.定理得证.
注3.3.10 在FI代数中,交换滤子与关联滤子之间不存在必然的蕴含关系.一方面,考虑例3.3.3中FI代数(X,→, 0)和交换滤子F={1}∈CFil(X ),但F={1}∉IMFil(X),这是因为b→(b →a)=1∈F且b →b=1∈F ,而b →a =b ∉F.另一方面,考虑注3.3.2中所给FI代数(X,→, 0),令G={1},则可利用如图3.20所示的Mathematica程序验证G={1}∈IMFil(X ).但G={1}∉CFil(X),这是因为
图3.20验证G={1}∈IMFil(X)的Mathematica程序
定理3.3.24 设(X,→, 0)是FI代数,则X的任一正关联滤子都是X的正则滤子和对合滤子.
证明 假设F∈PIFil(X ),则由定理3.3.22得F∈CFil(X),再由定理3.3.11便得F∈RFil(X ).再由定理3.3.3又得F∈INFil(X).
注3.3.11 定理3.3.24的逆命题不真,即FI代数的正则滤子和对合滤子都不必是正关联滤子.例如,注3.3.6中所给正则滤子F ={c,1}∈RFil(X ),从而F ={c,1}∈INFil(X ),但是因为F ={c,1}∉CFil(X ),从而由定理3.3.23知F ={c,1}∉PIFil(X ).
定理3.3.25 设(X,→, 0)是FI代数,则F∈PIFil(X )当且仅当F∈IMFil(X)且F∈INFil(X).
证明 必要性:设F∈PIFil(X ),则由定理3.3.20和定理3.3.24可知F∈IMFil(X)且F∈INFil(X).
充分性:设F∈IMFil(X)且F∈INFil(X).为证F∈PIFil(X),由定理3.3.21知只需证对任意x∈X,(C (x)→x)→x ∈F .为此,令u =C ((C (x)→x)→x ),则
从而由1 ∈F∈Fil(X )得u→(u→0)∈F.所以由F∈IMFil(X)和定理3.3.16(2)得
进而由F∈INFil(X)和定理3.3.2便得(C (x)→x)→x ∈F .定理得证.
定理3.3.26 设(X,→, 0)是FI代数,则F∈PIFil(X)当且仅当F∈IMFil(X)且F∈RFil(X).
证明 必要性:设F∈PIFil(X ),则由定理3.3.20和定理3.3.24可知F∈IMFil(X)且F∈RFil(X).
充分性:设F∈IMFil(X )且F∈RFil(X ),则由定理3.3.3知F∈IMFil(X )且F∈INFil(X ),因此由定理3.3.25便得F∈PIFil(X).
注3.3.12 在FI代数中,正则滤子(对合滤子)与关联滤子之间不存在必然的蕴含关系.一方面,设X={0,a, b,1},定义X上二元运算“→”如表3.13所示,则(X,→, 0)是一个正则FI代数.故显然F={1}∈RFil(X ),进而可知F={1}∈INFil(X).但是,F={1}∉IMFil(X ),这是因为a→(a→0)=a →b=1∈F 且a →a=1∈F,然而a→0=b ∉F.
表3.13 X上二元运算“→”的定义
另一方面,考虑注3.3.2中所给的FI代数(X,→, 0),令G={b,1},则可以利用如图3.21所示的Mathematica程序验证G ={b,1}∈IMFil(X).但由注3.3.2可知G ={b,1}∉INFil(X ),从而由定理3.3.3知亦有G ={b,1}∉RFil(X ).
图3.21 验证G ={b,1}∈IMFil(X )的Mathematica程序
定理3.3.27 (正关联滤子的扩张定理)设(X,→, 0)是一个FI代数,F ,G∈Fil(X )且F⊆G.如果F∈PIFil(X ),则G∈PIFil(X).
证明 设F∈PIFil(X ),则由定理3.3.23得F∈CFil(X)且F∈IMFil(X).又因为G∈Fil(X)且F⊆G,则由定理3.3.12和定理3.3.18得G∈CFil(X)且G∈IMFil(X),于是再由定理3.3.23便得G∈PIFil(X).
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