Bóng khuyết của một đoạn trong poset các vectơ Boole

Một phần của tài liệu Bóng của một đoạn trong poset các vecto boole (Trang 25 - 34)

M Ở ĐẦU

T ỔNG QUAN

2.2. Bóng khuyết của một đoạn trong poset các vectơ Boole

Với một đoạn [ ]a b; ⊂ B n k( , ), vectơ mút phải b=b b1 2...bn có hai khả năng xảy ra: hoặc b1 =0 hoặc b1=1.

Xét trường hợp b1 =1, khi đó b= g v0i và do b>a nên có 3 khả năng xảy ra cho

a như sau: hoặc a=g u0i hoặc a= g0i+1u hoặc a = g v0t với t> +i 1. Về khả năng đầu tiên cho a ta có:

Mệnh đề 2.2.1 Trong B n k( , ) cho a= g u0i < g v0i =b. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn khi và chỉ khi v =wg với ω( )w =1 và u= gz.

Chứng minh.

b1=1, dễ thấy rằng ∆d[ ]a b; ⊂[minda max; ∆db] theo mệnh đề 1.4.3.1 ta có

0

d i

a′=min∆ =a g u′, b′ =max∆ =db g0i−1v (u'=δh1u).

• Chọn y′=g0izg∈[a b′ ′; ], các vectơ yby′∈∆dy phải có dạng y =g0isg

Chọn x′=g0i−1gz∈[a b′ ′; ], tồn tại duy nhất x= g0 zigbx′∈∆dx. Muốn

[ ];

d

x′∈∆ a b cần phải có a= g u0ig0 zig = x, do đó u= gz nghĩa là a= g0 zig . Vậy điều kiện trong mệnh đề là cần.

• Bây giờ ta chỉ ra rằng điều kiện đó cũng là đủ: tức là chứng minh rằng

[minda max; ∆db]⊂ ∆d[ ]a b; . Trong trường hợp này min∆ = =da ag0 zig và 1

0

d i

max∆ = =b bgwg. Lấy bất kì x′∈[a b′ ′; ]. Có 2 khả năng cho x′:

Hoặc x′ =g0i−1d với dwg. Khi đó chọn x=g0id thì hiển nhiên x∈[ ]a b; và

d

x′∈∆ x.

Hoặc x′ =g c0i , bổ sung vào x′ tọa độ 1 tương ứng tọa độ 1 của vectơ w trong

b ta được x∈[ ]a b; mà x′∈∆dx.

Vậy trong mọi trường hợp ta luôn có x′∈∆d[ ]a b; nên

[minda max; ∆db]= ∆d[ ]a b; hay ∆d[ ]a b; là đoạn.

Về khả năng tiếp theo khi a = g0i+1ub= g v0i , trước hết ta có các kết quả sau:

Mệnh đề 2.2.2 Trong B n k( , ) cho a=g0i+1u< g v0i =b. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn nếu thỏa một trong hai điều kiện sau:

( )i a=g0i+1gz

( )ii b=g0izg.

Chứng minh.

( )i Khi a=g0i+1gz thì theo mệnh đề 1.4.3.1 ta có a′ =min∆ =da g0i+1gz và

0

x′=g0i−1w≤ =bmax∆ =db g0i−1v w( ≤v). Chọn x=g0iwg v0i =b. Hiển nhiên x>a và do đó x′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; . • x′= g0i+1s′ . Chọn x=g0i+1s sao cho x′∈∆dx thì a≤ <x b và [ ]; d d x′∈∆ ⊂ ∆x a b . • x′ =g0im. Chọn x =g0i+1m thì x′∈∆dxa≤ <x b , ta có x′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; . Vậy ∆d[ ]a b; là đoạn.

( )ii Khi b=g0izg thì theo mệnh đề 1.4.3.1 ta có a′=min∆ =da g0i+1u′ và 1

0

d i

b′ =max∆ =b gzg. Lấy x′∈[minda max; ∆db]. Khi đó có ba khả năng xảy ra cho

x′ như sau:

x′ =g0i−1w. Chọn x=g0iw thì x′∈∆dxa≤ <x b, ta có x′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

x′= g m0i ′. Chọn x= g m0i sao cho x′∈∆dx thì a≤ <x bx′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

x′=g0i+1s′≥ =amin∆ =da g0i+1u′ ′(su′). Chọn x=g0i+1s trong đó x có được từ x′ khi bổ sung thêm tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của a bị bỏ đi để có minda. Hiển nhiên khi đó a≤ <x bx′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

Vậy ∆d[ ]a b; là đoạn.

Khi ab không thỏa các điều kiện của mệnh đề 2.2.2, ta có một vài kết quả phức tạp hơn sau đây:

Mệnh đề 2.2.3 Trong B n k( , ) cho a=g0i+1u<g v0i =ba∗ =g u0 1i . Nếu ba∗ thì

[ ];

d a b

Lấy bất kì x′∈[minda max; ∆db]. Theo mệnh đề 1.4.3.1 ta có a′=min∆ =da g0i+1u′ và

1

0

d i

b′ =max∆ =b gv . Do đó có ba khả năng xảy ra cho x′ như sau:

( )i x′=g0i−1w≤ =bmax∆ =db g0i−1v w( ≤v). Chọn x=g0iwg v0i =b. Hiển nhiên x>a và do đó x′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

( )ii x′=g0i+1s′≥ =amin∆ =da g0i+1u′ ′(su′). Chọn x=g0i+1s trong đó x có được từ x′ khi bổ sung thêm tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của a bị bỏ đi để có minda. Hiển nhiên khi đó a≤ <x bx′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

( )iii x′= g0iw′, có hai trường hợp xảy ra sau đây: + Tồn tại x=g0iwbx′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b;

thì ta có điều cần chứng minh.

+ Với mọi x=g0iwx′∈∆dx thì x>b . Nói riêng

0i 1 0 1i

x=g w′ > ≥b a∗ =g u . Khi đó chọn x=g0i+1w′> g0i+1u=a thì x′∈∆ ⊂ ∆dx d[ ]a b; .

Vậy với mọi x′∈[minda max; ∆db] ta luôn có x′∈∆d[ ]a b; hay nói cách khác

[ ]; [ ; ]

d a b min da max db

∆ = ∆ ∆ . Do đó ∆d[ ]a b; là đoạn.

Còn nếu ,a b như mệnh đề 2.2.3 mà b<a∗ thì tồn tại chỉ số j mà 0 1i j 0i 0j

Mệnh đề 2.2.4 Cho a b, ∈B n k( , ) mà b=g w h0 1i j <g w m0i 0j =a∗. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn nếu ω( ) ( )w <r w hoặc ω( ) ( )w =r wb=g0 1ig ngj với ω( )n =1.

Chứng minh.

Lấy bất kì x′∈[minda max; ∆db], ta cần chỉ ra sự tồn tại của x∈[ ]a b; mà x′∈∆dx. Thật vậy:

Trường hợp b= g w h0 1i j với ω( ) ( )w <r w ; gọi t là chỉ số bé nhất mà i< <t j để

0

t

a = . Nếu x′ có các thành phần từ i+1 đến t−1 đều bằng 1 thì ta bổ sung vào x′ tọa độ 1 tại chỉ số t để được x∈[ ]a b; và hiển nhiên x∈∆dx. Và nếu x′ có một thành phần bằng 0 trong khoảng từ i+1 đến t−1 thì ta chọn x bằng cách bổ sung tọa độ 1 trước i

(x= g0i+1w′) thì x∈[ ]a b; và x′∈∆dx.

Trường hợp ω( ) ( )w =r w ; tức at =1 với i< <t j. Khi đó nếu x′ có tọa độ 0 nằm giữa hai chỉ số ;i j thì x=1x′∈[ ]a b; và x′∈∆dx. Còn nếu các tọa độ của x′ nằm giữa hai chỉ số ;i j đều bằng 1 thì bổ sung thêm tọa độ 1 vào x′ tại chỉ số t ứng với tọa độ 1

trong n để có xmong muốn.

Với khả năng a= g u0t < g v0i =b với t> +i 1; xem như là hệ quả trực tiếp của mệnh đề 2.2.2, ta có kết luận sau:

Mệnh đề 2.2.5 Trong B n k( , ) nếu a =g u0t <g v0i =b với t> +i 1 thì ∆d[ ]a b; luôn luôn là đoạn.

Chứng minh.

Trường hợp t = +i 2 , chọn c= g0i+1zgd =g0i+1gz . Khi đó

[ ]; [ ]; [ ];

d a b d a c d d b

∆ = ∆ ∆ và vì [ ]a c; và [ ]d b; thỏa mãn các điều kiện của mệnh đề 2.2.2 nên ta có ∆d[ ]a c; và ∆d[ ]d b; là các đoạn. Hơn nữa, theo cách chọn này thì rõ ràng ∆d[ ]a c; ∆d[ ]d b; ≠ ∅ do đó ∆d[ ]a b; là đoạn.

Giả sử mệnh đề đúng với t = + −i m 1, ta chứng minh ∆d[ ]a b; là đoạn với t = +i m. Chọn c =g0i+1zgd =g0i+1gz, khi đó ∆d[ ]a b; = ∆d[ ]a c; ∆d[ ]d b; . Vì ∆d[ ]a c; và

[ ];

d d b

∆ là các đoạn không rời nhau nên ∆d[ ]a b; là đoạn.

Trường hợp b=b b1 2...bnb1 =0, có hai khả năng xảy ra cho a=a a1 2...ana1=0 hay 1 1

a = .

Khi a1=1, chú ý rằng có c=1zg∈[ ]a b; , và vì rằng ∆d[ ]a c; ⊂ ∆d[ ]a b; ⊂ [minda zg; ]

nên ∆d[ ]a b; là đoạn nếu ∆d[ ]a c; =[minda zg; ] . Và đẳng thức cuối xảy ra nếu

[ ];

d a c

∆ là đoạn, và bởi vì a c, thõa mãn điều kiện là tọa độ đầu bằng 1, vậy nên xem như là hệ quả trực tiếp của các mệnh đề 2.2.1, 2.2.2 và 2.2.5 ta có:

Mệnh đề 2.2.6 Trong B n k( , ) cho a= gu< zv=b. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn nếu thỏa mãn một trong các điều kiện sau:

( )i Hoặc a=10 zg

( )ii Hoặc a=g u0i với i≥3.

Khi a1 =0 , khả năng đầu tiên xảy ra là: a=z u1i <z0izv=b . Khi đó tồn tại

[ ]

0 1z ;

[minda max; ∆dc]. Với bất kỳ d′ =z w0i ∈[minda max; ∆dc], ta chọn d = z0 1i w thì

[ ];

d d

d′∈∆ ⊂ ∆d a c . Vậy ∆d[ ]a c; là đoạn, do đó ∆d[ ]a b; là đoạn, tức ta có:

Mệnh đề 2.2.7 Trong B n k( , ) cho a=z u1j <z v0i =b với j<i. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn.

Khả năng xảy ra tiếp theo là a=z u1i <z0igv=b sẽ cho ta kết quả sau:

Mệnh đề 2.2.8 Trong B n k( , ) cho a=z u1i <z0igv=b. Khi đó ∆d[ ]a b; là đoạn nếu hoặc u=0 zg hoặc u =gw.

Chứng minh.

Chọn c= z zg1i ∈[ ]a b; với max∆ =dc zg . Dễ thấy

[ ]; [ ]; [ ; ]

d a c d a b min da max dc

∆ ⊂ ∆ ⊂ ∆ ∆ , vì vậy ∆d[ ]a b; là đoạn nếu

[minda max; ∆dc]⊂ ∆d[ ]a c; .

Trước hết, xét trường hợp a=z gw1i : Lấy bất kỳ x′∈[minda max; ∆dc]. Có hai khả năng xảy ra cho x′:

• Hoặc tọa độ thứ i của x′ là 1, khi đó ta bổ sung vào x′ tọa độ 1 ở vị trí tọa độ 1 của a được bỏ đi để có minda thì dễ thấy x∈[ ]a c; .

• Hoặc tọa độ thứ i của x′ là 0; khi đó ta bổ sung vào x′ tọa độ 1 ở vị trí thứ i (tọa độ 0 được đẩy lên vị trí thứ i+1) để được xthì x∈[ ]a c; . Vậy kết luận đã rõ với giả thiết thứ nhất.

Xét trường hợp a = z1 0 zi g ; với bất kỳ x′∈[minda max; ∆dc] cũng xét hai khả năng về tọa độ thứ i của x′ như trên, và ta cũng chọn x∈[ ]a c; tương tự như trên cho từng khả năng đó, và việc chọn tương tự đó là hợp lý.

Trường hợp a=z g0i 0ju<z g0i 0jv=b. Ta có kết quả sau:

Mệnh đề 2.2.9 Trong B n k( , ) cho a=z g0i 0ju<z g0i 0jv=b với j> +i 1. Khi đó

[ ];

d a b

∆ là đoạn khi và chỉ khi v=wg với ω( )w =1 và u = gz.

Chứng minh.

Hiển nhiên với ,a b như trên thì ∆d[ ]a b; ⊂[minda max; ∆db] với min∆ =da z g0i 0ju′

max∆ =db z g0i 0j−1v với u′ =minda.

Chọn x′ =z g0i 0j−1gz∈[minda max; ∆db]. Tồn tại duy nhất x=z g0i 0jgz<b

x′∈∆dx. Từ điều kiện xa buộc a= z g0i 0jgz hay u = gz.

Lại chọn y′ =z g0i 0jzg∈[minda max; ∆db] . Khi đó muốn có y∈[ ]a b; mà

d

y′∈∆ y buộc b=z g0i 0jwg với w chứa chỉ một tọa độ 1 tức ω( )w =1. Vậy điều kiện nói trong mệnh đề là cần.

Ta chứng minh điều kiện trên cũng là đủ để ∆d[ ]a b; là đoạn. Với 0i 0j z 0i 0j

a=z g g <z g wg =b thì ∆d[ ]a b; ⊂[minda max; ∆db] trong đó 0 0 z

d i j

min∆ =a z g gmax∆ =db z g0i 0j−1wg . Lấy bất kỳ x′∈∆d[ ]a b; , khi đó có 2 khả năng xảy ra cho x′:

Hoặc x′=z g0i 0je′∈∆d[ ]a b; thì ta chọn x = z g0i 0je trong đó e có được từ e′

bằng cách bổ sung tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của w trong b. Khi đó x′∈∆dx

[ ]; xa b . Hoặc x′ =z g0i 0j−1 f ∈∆d[ ]a b; với fwg . Chọn x =z g0i 0j f thì x′∈∆dx và [ ]; xa b . Trường hợp a=z g u0 1i j <z g0i 0jv=b. Khi đó ta có:

Mệnh đề 2.2.10 Trong B n k( , ) cho a=z g u0 1i j <z g0i 0jv =bvới j> +i 1. Khi đó

[ ];

d a b

∆ là đoạn nếu v=wg trong đó ω( )w =1.

Chứng minh.

min∆ =da z g u′0 1i jmax∆ =db z g0i 0j−1wg nên có ba khả năng xảy ra cho

[ d ; d ]

x′∈ mina maxb như sau:

Hoặc x′=z g e0 1i j ′∈∆d[ ]a b; . Khi đó ta chọn x∈[ ]a b; bằng cách bổ sung vào x

tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của a được bỏ đi để có minda.

Hoặc x′=z g0i 0jk′∈∆d[ ]a b; . Khi đó ta chọn x∈[ ]a b; bằng cách bổ sung vào

x′ tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của w.

Hoặc x′ =z g0i 0j−1f ∈∆d[ ]a b; . Khi đó chọn x=z g0i 0j f thì x′∈∆dx

[ ];

Cuối cùng để kết thúc phần này, ta xét một trường hợp đặc biệt khi a là phần tử bé nhất và b là phần tử lớn nhất trong B n k( ), . Ta có kết quả sau:

Mệnh đề 2.2.11 Trong B n k( ), cho a là phần tử bé nhất và b là phần tử lớn nhất. Khi đó, với bất kì xB n k( ), , ta luôn có:

( )id[ ]a x; là đoạn trong B n( −1,k −1) ( )iid[ ]x b; là đoạn trong B n( −1,k −1).

Chứng minh.

( )i Nếu x có tọa đầu là 0 thì theo mệnh đề 2.2.6 ta có ngay điều cần chứng minh. Còn nếu x có tọa độ đầu là 1 thì ∆d[ ]a x; ⊂[minda max; ∆dx]. Khi đó với bất kì

[ d ; d ]

y′∈ mina maxx , ta bổ sung vào y′ tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của x bị bỏ đi để có maxdx. Hiển nhiên y∈[ ]a x; và y′∈∆dy.

( )ii Hiển nhiên trong trường hợp này ta có ∆d[ ]x b; ⊂[mindx max; ∆db]. Với bất kì y′∈[mindx max; ∆db]. Ta bổ sung vào y′ tọa độ 1 tại vị trí tọa độ 1 của x bị bỏ đi để có mindx thì y∈[ ]x b; và y′∈∆dy.

Một phần của tài liệu Bóng của một đoạn trong poset các vecto boole (Trang 25 - 34)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(40 trang)