[開設 06/29/21=MM/DD/YY]

分割の集合の下限


λ∊ΛP λ = { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} が X の分割であること

分割の定義より,
(a)  ∪({ ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅}) = X であること
(b)  { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} の異なる 2 要素が互いに素であること
を示せばよい.
まず (a) を示す. xX を任意に固定する. 任意の λ∊Λ について, P λX の分割であることより, xPλ なる PλP λ が存在する. したがって, x∊∩λ∊ΛPλ であり, x∊∪({ ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅}) となる. これで X⊆∪({ ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅}) が示された. 一方, { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} は X の部分集合族だから ∪({ ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅}) ⊆ X である. 以上で (a) が言えた.

次に, (b) を示す. それには, R, R′ ∊ { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} を任意に取り, RR′≠∅ を仮定して, R=R′ を導けばよい. R, R′ ∊ { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} より, すべての λ∊Λ について ある Pλ, PλP λ があって R=∩λ∊ΛPλR′=∩λ∊ΛPλ と書ける. ∅≠RR′ = (∩λ∊ΛPλ) ∩ (∩λ∊ΛPλ) = ∩λ∊Λ (PλPλ) より, すべての λ∊Λ について PλPλ≠∅ である. Pλ, PλP λ であって P λ が分割なので, PλPλ≠∅ より Pλ=Pλ である. よって, R= ∩λ∊ΛPλ = ∩λ∊ΛPλ = R′ である.

λ∊ΛP λ = { ∩λ∊ΛPλ | PλP λ }∖{∅} が { P λ | λ∊Λ } の下限であること

任意に R ∊ ⊓λ∊ΛP λ を固定する. ⊓λ∊ΛP λ の定義より, 各 λ∊Λ について PλP λ が存在して R = ∩λ∊ΛPλ となる. このとき, 各 λ∊Λ について, RPλ となっている. したがって, ⊑ の定義より 各 λ∊Λ について ⊓λ∊ΛP λP λ である. よって, ⊓λ∊ΛP λ は { P λ | λ∊Λ } の下界である.

次に, R を { P λ | λ∊Λ } の任意の下界とし, RR を任意に固定する. 各 λ∊Λ について, R ⊑P λ だから ⊑ の定義より RPλ となる PλP λ が存在する. よって,

R ⊆ ∩λ∊ΛPλ     (1)
である. また, R≠∅ だから ∩λ∊ΛPλ ≠ ∅ なので, ⊓λ∊ΛP λ の定義より
λ∊ΛPλ ∊ ⊓λ∊ΛP λ    (2)
である. そして (1), (2) と ⊑ の定義から R ⊑ ⊓λ∊ΛP λ である.
以上から, ⊓λ∊ΛP λ は { P λ | λ∊Λ } の下界全体の最大元, すなわち { P λ | λ∊Λ } の最大下界(下限)である.


分割全体からなる束
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