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【情報論理数学】 束の公理と吸収律の解説

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今回は、束の公理、そしてイメージしずらい吸収律について解説します。

まず、束の定義から見ていきましょう!

 

二つの演算が定義されている代数系(L;+,・)が次の三つの条件を満たすとき、この代数系Lを(lattice)という。ここで、代数系の任意の元(要素)x、y、zに対して、

x+(y+z)=(x+y)+z    ①

x・(y・z)=(x・y)・z   ②  (結合律

 

x+y=y+x                                              ①

x・y=y・x              ②  (交換律

 

x・(x+y)=x                                   ①

x+(x・y)=x          ②  (吸収律または簡約律

 

束の演算記号として今は+、・を用いて表していますが、+を∨(または)で表し、・を∧(かつ)で表す場合も多いです。この∨、∧は論理演算記号の表示の仕方になります。

また、集合論や集合演算の分野では+を⋃で、・を⋂で表します。

ここで、束で定義されている+(加法)と・(乗法)は、小学校から高校で扱う計算方法(体上の演算)とは大きく異なり、集合でいう和集合や共通部分が束で定義されている+、・に対応していることに気づいてほしいです。吸収律を見て通常の計算の+、・と異なることに気づいた方も多いかもしれませんね。

吸収律のイメージとしては下記の図を見ていただければわかると思います。

ここで話を戻しますが、束の結合律、交換律、そして吸収律については理解してもらったと思います。

これら三つの条件を束の公理といい、これらの条件の式の①と②を縦にみてもらうとわかると思うのですが、+と・を入れ替えても式が成立することがわかると思います。

なのでこれらの公理から得られる結果というのは、+と・を入れ替えても同じように式が成立します。

これを束における双対原理といいます。

 

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