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关于树的几个问题

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维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年 6月 龙岩学院学报 June 2007 VoI.25 No.3 第25卷 第3期 JOURNAL OF L0NGYAN UNIVERSITY 关于树的几个问题 黄重器 (龙岩学院数学与计算机科学学院福建龙岩364000) 摘要:定义了树T的一个全序<,证明了<的一个性质,运用这个性质证明了序数理论中的一些已知结论,使 证明大为简化。 关键词:树;序数;全序 中图分类号:0157,5 文献标识码:A 文章编号:1673-4629(2007)03—0006-03 小写希腊字母都表示序数,其中0(包括0 ,0£等)专指 )依<E成一个区间,《<h(T)。 (Ⅱ)对V ,YET, ,Y不依<(包括所有的‘£), 8=8 ( ,Y),规定 08( )<508(),);E <y。 非零极限序数; ( <B)。在有序集(x,<)内,区间x,Y), ( , 、Ix,y)等按通常意义;O(x)=仁Iz≤ ,:E X),△( )=仁I < zEXl,VXEX;“不依<”表示不能依<比大小。N—全体自然 数,R—全体实数,(t)一只含元t的单点集; 一集G的基 数; ——(Ⅲ)把所有的‘£和<改记成<。 【1】这个定义不成立。 序集H的序相。fI『-映射f在D上的局限。一 等价. ——恒等或定义相等。 本文讨论的树都指(T,<)或T,h(t)是T的高,Lt(T)或 (T,<)是树,h(T)=3,其中Lo=(0),Ll=A(0)={a, bl;A(a)={a。,a2,a3),A(b)={b,,b:,b3},L2=A(a)uA(b)。在L, 【t是T的£一层; ELt,贝0 A( )=△( )nLt+,,V∈<h(t)。 {0,1} ‘,是全二元树 的£—层。各有关知识请参考[1]。 1树的全序<、 上定义b<Ia,在L2上定义at<2 a2<2 a3<2 bt<2 b’<2 b3。 取a,b。,两者不依<,8(a,b,)=1, 0l(b1)=b<l a=OI(a) bl<ajal<lbI<a al<a,与a<aI (即a<a。),矛盾。 设 E Lr,T>0,则对V∈<T, 唯一的 E , 使 c 。因此 本文改写这个定义,并证明<的一个性质定理(文中 (1) 延O( )=( ELt,£≤T) 唯一的xo=minO(x)。 。必是T 的定理2和推论1),引用这性质定理,使一些问题的论证 大大简化。 定 J在 上任意定义一个全序<0。对V E ,A (X) L ,在A(x)上任意定义一个全序;设y,:EL,,0o(y)≠ 0。(:),规定0。(y)<0 0。z)一y 。:,得L。的全序<,。假定对 V£<T(<h(T)),‘£都已定义,对Vy,:E Lr, 8=8(y,:),规 定0 (),)< 8 z)一y≮:。由超限归纳法,得所有的‘£(£<h (T))。再对Vy,:ET,Y,:不依<和‘£(V£(Il(T)), 8=8(y, O( )依<良序 的极小元,不然, ),<‰≤ = D≠IllinO( ),矛盾=瓤0ELo。T> 0=》 隹I #xo- ̄Xo<X。 再考虑V£E(0,T), ET_uLt---T ̄。 是树, 隹Lt=Lo (TE),与前面同理, 唯一的 E , 一。 是O(x)nLt唯 的元,又记成0£x),显然,x.Fx。因此,(1)成立。 由定理可见,在(T,<)内,A( )是 (依<)的全体后者。 定理 么. E ,YE ,min(B, ) ; ,Y不依<,那 :),规定06(y)<&08 z)一y<z。把所有的‘£都改作<, 是<的否定。≤表示<或=。 (2)0 x)≠O (y)( ≤s) O£x)≠O£(y),V毫∈( ,£] 由定义,<在T上显然满足: ; <yjy ;和三 因此,记r= O£x)≠0£(y),£≤£】,则必j 8=minF。记 8=8( ,Y),表示8同 ,Y满足这种关系。 假定 ,使O}( )=0}(y);t t∈O(x)nO(y) jO ( )=O (t):0 (),),矛盾,因此得(2)。 分律.下面证明它满足传递律。 应 ,YET, ≤ ,),≤y 。那么 <y = ≤y (3) <), O(x ) O(x),O(y ) O(y)j8( ,y):8( ,Y ) 8jO6( )=O6 x ),05(y)=O6(y )。于是, <y Oa( )<6 08(y) x,Y不依<jr≠巾j8(x,y)存在。 『1](P317)关于T的全序<的定义分成三步: (I)在每个【t上任意定义一个全序‘£,使其中每个A jO5 x )<5 05(), ) ≤Y。 <y (不然,得Y < ,矛盾) 收稿日期:20o6..05—10 作者简介:黄重器(193 6 ),男,广东中山市人,副教授,主要研究方向:函数论研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com ,Y, ET, <,,< ,且j ,使0 ( )=0 ( )三 l , t,那么, (,,)=t。 (4) 一 ‘<∈,使/l旷 ,且  ̄)--o,g(‘)=1 )= )= (£),设yEL,若r ̄</x, y≤t≤ 对V砉≤ , 则<是树Da上的 ,再依定义l、2确定Da上的全序<。每 个 作为D 的子集是树(这时,T£上没有序),但 依字 典排列序不是树。 由(3)的后一个 ,得0,( )≤,,,≤ 0,( )j,,=0 x,与x<y矛盾,因此 ̄/>lz。再由(3)的后—个 ,得0 (y)=t。 鏖墅 ,y, ET。那么,(i)x<y<z或(ii)x<,, 或 适先考虑专=‘1),记D=Tf_{0,1},0,1各表示T£的首、 (ii0x<,,< (iv) 或 < 。 适(i)j8(y, )=6,使0。(,,) o ( ),设 E ,若£≥ 6 08 ):08(,,)j < (如);若£<6 =0‘( )=0‘(,,)=oc ( )j (iv)。同理可证(ii) (iv)。 (iii)x.y和y.z都不依<,由定义1, ≠ (不然,得 x<y<x,矛盾),显然, 《 ,不然,由(ii),得y<x或y<x,矛 盾;若x<z ̄(iv)。再设 , 不依< 8=a(x,z),设yE , 若 (6,由推论1,y=ogy)=o‘ ) ,与,,, 不依<矛盾,因 此‘≥6。由(3),0。 )≤a 08(,,)≤。0。(z),但由6的定义,0。 )≠o8 )= < =}(iv)。 芒 把<也改记做<,则<在T上满足序公理和三 分律,于是,T的序<拓广为T的全序<。 注意每个A(x)上的全序可任意定义,得 定理 设对每个tET, = ,则T的序<可拓广 为全序<,使所有的 (依<)=Waft),d(t)表示由t确定 的序数。 适 = 劬) j一一对应‘:A(t)--'Wo ̄(o A(t)= x EI专<∞ ));规定‘《三兰曼)【‘<xE,得A(t)上序相为‘1) )的全 序,VtET。再依定义1、2,确定T上的全序<,即为定理所 求。 取et(t)--O。VtET。即得[51t'3]9的Theorem3。 定理 T的序已拓广为<,记T(t)=(t)UA(t)(t E T),则T(t)是全序集(T。<)内的一个区间。 设tE , , ET(t) ̄tEO(x)n0(z) 0 (x)=0p (z)---t。若YET,满足 <,,< ,由推论1,0 (y)=£ f≤,, Y E T(t) T(t)是区间。 定理5的证明比[1】里原有的证明简单;应用<的特性 证明定理3也颇为简易(参看[1]P317—318,LemmaA,Lem— maD)。 注:在本文定义2之前,“ <,,”蕴涵“ ,Y不依<”,如果 定理2的“ ≤ ,,,≤,,”’改为“ ≤ ,,,≤,,”’,则(3)不成立; 但推论1的“x<y<z”改为“x<y<z”,则结论仍真。 2(T,<)不是树 (T,<)是树,但全序集(T,<)则未必是。 塑 取1.o={tJi<o ̄J,A(k)={tiiU<‘1)l'Ll=uA( ),T=I ̄U L 。在 上定义‘1)’相的全序<0;在每个A(t ̄)J2定义oJ相的 全序,再依定义1、2定义< 和T上的<。 无首元 对 VtiiET,{zl tii≥zETJ无首元j(T,<)不是树。 但若 和所有的A‘1)上的序都是良序(V ET),则< 也是。 童 在T£上定义字典排列序(也用<表示):V f,g e 末元(下同)。用二进位小数合理表示(0,1)(CR,依自然全 序)的元,对Yx E(0,1),把x的小数点去掉,即成D的元 ;令 与 对应,得相似映射g: (0,1),任意取fED g(O60fhD)=(0,g∽),在(0,1)无首元 060fhD在T£无 首元 060不是良序集 T£不是树。 再考虑∈= ,ct>0,任意取B E(0,∈),记B=w即 w F_ ㈣_{器 fE(0'll J 又D =r-{0,1l,与前段同理,j相似映射g :D 一(0,1 o任 意取/ED j (0(,r)nD ):(0, (,r)),无首元 T£不是 树。 因此,[1](319) ̄2一般地称T 为“tree T ”是不妥当 的。 3一个著名小定理 D.Konigs infinity lemma([1】P.326) 小定理的假设条件是:(I)个≥ 。;(Ⅱ)-< 。,V∈<h (T);(Ⅲ)对V11< o,T有链c,丢≥n。结论是(Ⅳ)j链co_c T。 ≥ 0。 . 但是,由(I),(Ⅱ)得h(T)≥∞,不然,设h(T)=m< , 则T--icm UL, ̄=rli<N。,i<m i=o ∑ ∑ <i=o  。,与(I)矛盾。 于是T U ,对Vll< o,jx Ek,0(x)是T内的链,由(1) 式, =n,(Ⅲ)成立。这表明(I),(II) (Ⅲ),因此,D. Konig小定理的假设条件(Ⅲ)应予删除。 再说,如果(Ⅱ)改为(Ⅱ ) ≥ 。,V专<II(T),则(I), (II ),(Ⅲ) (1V)也不真;(I),(II )j(Ⅲ)也不真。 宣il 记NF{p ≤p EN},ViEN, {( J)!『E Nt},T=UL 规定后 一(k )<(g√),VjEN,贝ⅡT是树,亍= 。,h(T)= ∞;厶是T的 一层,i<w,T满足(I),(Ⅱ ),(Ⅲ),但T中每 条链必是某个{(后J)I k--O,1,… ,因此T不满足(Ⅳ)。 取T皿=u ,m<‘1),则T皿满足(I),(II ),但不满足 (Ⅲ)。 4塞兰度数基酋 [1](P82)给出有序集与自己的子集共尾(共首)的定 义,没有定义集与序数的共尾(共首)。但[1]P320却有一个 “Theorem3:Each non-empty subset A of Tp(p= )is cofinal and coiniifal with na ordinal≤ ”(是说A与同一个序数(≤ )共尾又共首吧?)。 [1】只证明共尾部分,末尾说“A is coifnal with a set 7 维普资讯 http://www.cqvip.com whose order type is入”。它可能认为共首部分的证明是类似 诞由(8)和(4),得反->go,V ∈(--0,0),再设go<g∈ 的:但集与序数共首或共尾“类似”是颇难理解的(因为序 T ,由(4), h<p,使gl =l ,且g( )=1,og(x)--o。 相为序数的集必有首元)。因此,本文作出集同序数共首、 由最后的等式和(7),得k<0。取gx∈G,由(8), 共尾的定义。并证明“Th3”的共首部分。 gxl =gol =g I ,鲁 ( ) 踟( )t ( )=强<g: g不是G的 定 ( ,<)是全序集,A,B≤ 。如果对Yx EA, 下界 ̄(iii)。 Y∈B,使 ≤ ( ≤ );对V ∈B, ∈A,使 ≤ ( ≤ 注意r<8 ̄r+l≤8。由(8),gs1 l I-r+l=吕I |+l,且gs(r+ 11,),则说 ,B两集共尾(共首)。若B=(儿I ), 《 ≤儿 1)=go(r+1)≤1 (r+1) 昏≤昏j(“)。 ( ≥儿),则又说 与序数卢共尾(共首)。 设g,=minG,0<7<0。由(7), cr=min<0 go( ̄)---o,∈∈(T, 推j (X,<),A,B同上,那么:(I)x=maxA(minA) 0)) ∈(T,0)。由(8), ( )与A共尾(共首);(Ⅱ)A,B无末元,且supA=supB, g什lI +l=gd +I I +l 则A,B共尾;A,B无首元且infA=infB,则A,B共首。 由 的定义,得 (∈)=1,V∈∈(T, ) 岛+。(∈)= (∈)=蛋 定理2 ≠A-T。,定义go∈T 如下: (∈)=1,V∈∈(T, ) (5)g0(0)=0一 g∈A,g(0)=0; g lI = ; (6)g0(∈)=0一jg∈A,glwt=gol ,且g( ̄)---o,V∈∈(0, 但go.1( ) 踟( )=0,岛( )=1 g 踟l,矛盾 (i)。 p)。那么,go=infA。 若 不满足(7),即P= ,把小定理3的0都改为P, 记P=( Ig0(∈)=1,V∈∈【 ,p)),若A无首元,且P≠ (i),(ii),(iii)也成立。 ,则 定理 ≠A T。,则必有 ≤p,使A与 共首。 (7) minP=0<p。 注意T 依字典排列序(4)。假定 g∈A,g<go。若 适由推论2(I),不妨设A无首元。依(5),(6)定义 og,则g ̄infA。若P≠ ,则(7)成立;再依(8)定义(al0<g<0) g(0)< (0 g(0)=0,且go(o)=1,与(5)矛盾 g(0)≥ -=-G,则GCT。,G无首元,g ̄infG,A,G同依字典排列序。由 go(O)。若g(O)>go(O) ̄g>go,与假设矛盾 g(0) (0) "r=min( ̄lgl =go1 £)≠0。设7=0 对V∈<0 ,g(∈) (∈) 推论2(II),A与G共首;由定义3,A与0共首。若P= , 则go不满ff ̄(7),把0改为p,A与P共首,总之,A与一个 gI 。,=go1 矛盾 T=B+1 gI B=go1 B,且g(13+1)=0, (B+ 序数共首,定理成立。 1)=1,与(6)矛盾。因此,g《 。这证明 是A的一个下界。 若A有末元fl,无首元,由推论2(I),A与(‘)共尾 A 再设3fET。,使go<f< ̄g,Vg∈A。由(4),3tj<p,使 与序数1共尾;但A与0或p(都是非零极限序数)共首。可 fI = I ,且 ∈)=1, (∈)=0。由最后的等 ̄I1(6), g ∈ 见,一般,A不与同一个序数共尾又共首,【1]“Th3”的说法 A,使g I = ,且g (∈)=0 f、 , ̄og=ida。 不合事实。 设minP_8+1 (8)=0 g∈A,使gl = -|,且g(8) 定理6中,G=0(或P),指G依它的号标集W。(或W )的 =0,注意gb(8)=1,V∈∈【e+l,p)和g> ̄go,得g=g ̄g=minA, 序,G,A共首是依T0上的字典排列序(它不是良序,因而序 与A无首元矛盾。再设minP=0 ̄go 1= ;1,Vg∈A A 相不是序数)。 有首元,矛盾。因此minP=0。 定理 go∈Tp P同小定理2,满足(7)。定义鼠如 参考文献: 下: 【1]K kuratowski,A Mostowski.Set Theory[M].revised (8)敏I (+l=gol (+l;且敏(∈)=1,V∈∈(‘,P),‘∈(0,0)。 ed.Amsterdam:North—Hollond Publishing Compangy,1 976. 那么:(i)(敏1 0<‘<0)=-GC_T ,无首元;(ii)r<8 ≥毋;(iii) (责任编辑:邱维敦) g ̄infG。 Some Problems on Tree HUANG Zhong—qi Abstract:In the paper a definition of the complete order<on tree is ven.A property of<is proved and some known results in the theory of ordinal numbers is proved by this property,which makes the proving process much simpler. Key words:tree;ordinal numbers;complete orders 8 

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