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闭模糊拟阵圈函数和圈区间的推广

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吴德垠, 杨高进. 闭模糊拟阵圈函数和圈区间的推广[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2020, 42(2): 36-40. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.02.006
引用本文: 吴德垠, 杨高进. 闭模糊拟阵圈函数和圈区间的推广[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2020, 42(2): 36-40. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.02.006
De-yin WU, Gao-jin YANG. Generalizations of Circuit Functions and Circuit Intervals in Closed Fuzzy Matroids[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2020, 42(2): 36-40. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.02.006
Citation: De-yin WU, Gao-jin YANG. Generalizations of Circuit Functions and Circuit Intervals in Closed Fuzzy Matroids[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2020, 42(2): 36-40. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.02.006

闭模糊拟阵圈函数和圈区间的推广

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(61374078)
详细信息
    作者简介:

    吴德垠(1955-), 男, 教授, 主要从事模糊拟阵的研究 .

  • 中图分类号: O159

Generalizations of Circuit Functions and Circuit Intervals in Closed Fuzzy Matroids

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-24
  • 刊出日期:  2020-02-20

闭模糊拟阵圈函数和圈区间的推广

    作者简介: 吴德垠(1955-), 男, 教授, 主要从事模糊拟阵的研究
  • 重庆大学 数学与统计学院, 重庆 401331
基金项目:  国家自然科学基金项目(61374078)

摘要: 采用将模糊拟阵转换为导出拟阵的方法,对闭模糊拟阵圈函数和圈区间进行了推广.同时,对推广后的圈函数和圈区间的性质进行了深入的分析.首先分析了闭模糊拟阵中,模糊圈的性质、导出拟阵圈的性质和模糊圈与导出拟阵圈的关系.然后,利用这些性质和关系,定义了广义圈函数和圈范围.通过研究广义圈函数和圈范围的性质,说明广义圈函数和圈范围是圈函数和圈区间的推广.最后,利用广义圈函数给出了准模糊图拟阵和精细模糊拟阵的充要条件.

English Abstract

  • 文献[1]将模糊集合引入拟阵理论,提出了模糊拟阵的概念(中国部分学者称之为G-V模糊拟阵[2]).文献[3]定义了模糊拟阵的圈函数和圈区间,通过这些概念,讨论了模糊圈的一系列性质.我们可以发现:模糊圈与导出拟阵圈之间存在密切的关系.能否通过导出拟阵的圈来研究模糊拟阵的模糊圈?本文计划采用将模糊拟阵问题转换为导出拟阵[1](即普通拟阵)问题的方法,利用导出拟阵的圈性质来推广圈函数和圈区间概念.然后,利用推广的概念进一步研究模糊拟阵和模糊圈的性质.这种研究方法首先在文献[4]中提出并使用,后来在文献[5-10]中得到发展和广泛应用.

  • E={x1x2,…,xN}是非空有限集合,则E上的模糊集μ是一个映射μE→[0, 1]. E上模糊集的全体记为F(E).文中使用的模糊数学的有关概念和符号主要参照文献[1].初等模糊集的概念使用较多,介绍如下:∀AE,∀r∈(0,1],称

    为支撑集为A,高度为r的初等模糊集.

    文献[11]通过独立集公理定义拟阵.文献[1]的定义1.2定义了模糊拟阵及其有关概念.

    定理1[1]  设M=(E)是模糊拟阵,∀r∈(0,1),令Ir={cr(μ)|∀μ},则Mr=(EIr)是E上的拟阵(称为由模糊拟阵M导出的r-水平拟阵,简称导出拟阵).有有限实数列r0r1<…<rn,使得:

    (ⅰ) r0=0,rn≤1;

    (ⅱ) 当0<rrn时,Ir≠{};当rrn时,Ir={};

    (ⅲ) ∀st∈(riri+1),Is=It(0≤in-1);

    (ⅳ) 若risri+1tri+2,则IsIt(0≤in-2).

    则称序列0=r0r1<…<rn≤1为M的基本序列.

    对1≤in,设$ \overline {{r_i}} $=(ri+ri-1)/2,称拟阵序列Mr1=(EIr1)⊃Mr2=(EIr2)⊃…⊃Mrn=(EIrn)为M的导出拟阵序列.若Mr1=Mri(i=1,2,…,n),则称M是闭模糊拟阵[1].

    为了便于描述,我们统一规定Mr0=M0=(EI0),I0={X|∀XE}.当rn<1时,令rn+1=1,Mrn+1=(EIrn+1),Irn+1={}.除特别说明外,我们的讨论主要针对rn=1来进行,但同样适用于rn<1.有两种平凡的模糊拟阵,一种是I={},另一种是I=F(E)(此种也称为自由模糊拟阵).以后的讨论中,不涉及这两种模糊拟阵.

    文献[3]定义了模糊集截短μαT、模糊拟阵的初等模糊圈、圈函数τ和针对闭模糊拟阵的圈区间,证明了一些模糊圈的结论.

  • M=(E)是模糊拟阵,0=r0r1<…<rn≤1为其基本序列,Mr1=(EIr1)⊃Mr2=(EIr2)⊃…⊃Mrn=(EIrn)为其导出拟阵序列.其中ri=(ri-1+ri)/2,Iri={Cri(μ)|∀μ}i=1,2,…,n.

    ζ={μF(E)|μM的模糊圈},称ζ是模糊拟阵M的模糊圈集.记

    $ \mathscr{C}$={CE|存在r∈[0, 1],使得CMr的圈},称$\mathscr{C} $是模糊拟阵M的导出拟阵圈集.

    定理2   设M=(E)是闭模糊拟阵,则M无非环模糊圈的充要条件是M有且只有一个模糊基.

      首先证明必要性.

    M是闭模糊拟阵和文献[12]的定理1.10知,M存在模糊基,取其一个模糊基μ.令νM的任何一个模糊基,我们要证明μ=ν.

    由文献[12]的定理1.9,有R+(μ)⊆{r1,…,rn},R+(ν)⊆{r1,…,rn}.因此,由模糊集的分解定理[13]得出

    用文献[11]的定理2.1.1(增广定理)可以证明:对∀i(1≤in),Cri(μ)都是Cri-1(μ)在Mri中的极大独立子集.

    用文献[3]的定理2.2(ⅱ)和归纳法证明Cri(μ)=Cri(ν)(1≤in).

    所以,μ=ν.

    再证充分性.如果M有且只有一个模糊基μ,则有

    下面证明,M无非环模糊圈.

    用文献[12]的定理1.10、文献[11]的定理2.1.1和归纳法可以证明:对∀i(1≤in),Cri(μ)都是Mri的唯一基.

    用文献[11]的定理2.1.1和归纳法可以证明:对∀i(1≤in),Mri都没有非环圈.

    最后证明M无非环模糊圈.反证,如果M有非环模糊圈μ,则Cm(μ)(μ)就是Mm(μ)的非环圈.

    Im(μ),存在i(1≤in),使得m(μ)∈(ri-1ri],则由定理1知Mm(μ)=Mri.因此Cm(μ)(μ)是Mri的非环圈,矛盾.

    M无非环模糊圈.

    命题1(导出拟阵圈的连贯性)设M=(E)是闭模糊拟阵,取A$\mathscr{C} $,如果AMriMri+2(假定i+2≤n)的圈,则A也是Mri+1的圈.

      由AMri的圈,则AIriIri+1,得出AMri+1的相关集.又由AMri+2的圈,则∀xA,都有A\{x}∈Iri+2 Iri+1.因此AMri+1的圈.

    定理3  设M=(E)是闭模糊拟阵,取A$ \mathscr{C}$,则有两个整数jk(jk=0,1,2,…,njk),使得:

    (ⅰ)∀λ∈(rjrk],A都是Mλ的圈;

    (ⅱ)∀λ∈[0, 1]\(rjrk],A都不是Mλ的圈.

      根据$ \mathscr{C}$的定义知,必有r∈(0,1],使得AMr的圈.也存在i(1≤inn+1,rn<1时,令rn+1=1),使得r∈(ri-1ri].因此AMri的圈.

    I0=Ir0={X|XE}(自由拟阵[11]).

    (ⅰ)我们先找j.考察A是否为Mri-1(i-1>0时)的圈.如果A不是Mri-1的圈,则终止.如果AMri-1的圈,则继续考察A是否为Mri-2(i-2>0时)的圈,以此继续.由于Mr0=(EIr0)无圈,因此,这个过程结束时,会找到j(j=0,1,2,…,i-1),使得AMrj+1的圈,但不是Mrj的圈.

    再找k.考察A是否为Mri+1(i+1≤n时)的圈.如果A不是Mri+1的圈,则终止.如果AMri+1的圈,则继续考察A是否为Mri+2(i+2≤n时)的圈,以此继续.由于n的有限性,会找到k(k=ii+1,…,n),使得AMrk的圈.如果kn,则A不是Mrk+1的圈.

    根据前面的证明知,AMrj+1,…,Mri,…,Mrk的圈.而且,∀λ∈(rjrk],必有l(l=j,…,k-1),使得λ∈(rlrl+1].根据导出拟阵的性质知,Mλ=Mrl+1.因此,AMλ的圈.

    (ⅱ)∀λ∈[0,rn]\(rjrk],我们采用反证法.如果存在λ,使得AMλ的圈,存在l,使得λ∈(rlrl+1].根据λ的取法,必有l+1≤jk,或lkjln-1.又由于Mλ=Mrl+1,因此AMrl+1的圈.

    l+1≤jk时,AMrl+1Mrk的圈.因此,由命题1,A也是Mrj的圈.这与j的选取矛盾.

    lkjln-1时,A是MrkMrl+1的圈,而且l+1>k.因此,由命题1,AMrk+1的圈.这与k的选取矛盾.即∀λ∈[0,rn]\(rjrk],A都不是Mλ的圈.

    如果rn=1,前面已经说明∀λ∈[0, 1]\(rjrk],A都不是Mλ的圈.

    如果rn<1,对∀λ∈(rn,1],由定理1,都有Iλ={}.所以,∀xE,{x}都是Mλ的圈(环).而且Mλ没有非环圈.

    若|A|>1,∀λ∈(rn,1]\(rjrk],A不是Mλ的圈.

    若|A|=1,AM1的圈(环).因此,与A对应的jnkrk=1(k=n+1). (rn,1]\(rjrk]=(rn,1]\(rj,1]=.没有λ使得λ∈(rn,1]\(rjrk].

  • 定义1   设M=(E)是闭模糊拟阵,0=r0r1<…<rn≤1为其基本序列,Mr1Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列.设F(E)是E上的全体模糊集.构造映射πF(E)→{r0r1,…,rn}×{r0r1,…,rn}如下:

    μF(E),如果supp μ$ \mathscr{C}$,则定义π(μ)=(r0r0);如果supp μ$\mathscr{C} $,根据定理3,可找到与之对应的唯一一对整数jk(jk=0,1,2,…,njk),则定义π(μ)=(rjrk).

    我们称此映射π为广义圈函数.如果μζ,令(μ)=(rjrk],称之为μ的圈范围.

    如果rn<1,令rn+1=1,此时π的像集有稍微改变,πF(E){r0r1,…,rn}×{r0r1,…,rn+1}.

    从定义1可以看出,映射π的像取决于模糊圈的支撑集,而与其模糊隶属度没有本质联系.

    由定理3和定义1,可以扩展文献[3]的定理3.4,得出如下定理:

    定理4  设M=(E)是闭模糊拟阵,0=r0r1<…<rn≤1为其基本序列,Mr1Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列,∀μζ,圈范围为(μ)=(rjrk],都有:

    (ⅰ)∀λ(μ),supp μ都是Mλ的圈;

    (ⅱ)∀λ∈[0, 1]\(μ),supp μ都不是Mλ的圈;

    (ⅲ) ∀λ∈[0,rj],supp μIλ;∀λ∈(rk,1](如果rk<1),supp μIλ

    (ⅳ) ∀ri∈{r1,…,rn},存在μζ,使得π(μ)=(riβ)或π(μ)=(αri).

      令A=supp μ.

    (ⅰ)和(ⅱ)都可从定理3获知.

    再来证明(ⅲ).若存在λ∈[0,rj],使得supp μIλ,则存在Mλ的圈C,使得C⊆supp μ.则ω(Cλ),ω(supp μrk)都是初等模糊圈,而且ω(Cλ)≤ω(supp μrk).由文献[3]的定理2.8知,必有C=supp μ,即supp μ也是Mλ的圈.这与π(μ)的定义矛盾.所以supp μIλ.

    λ∈(rk,1](如果rk<1),rkλ,如果supp μIλ,则由supp μIλIrk知,与supp μMrk的圈矛盾.因此supp μIλ.

    最后证明(ⅳ).当in时,考察导出拟阵MriMri+1.由于MriMri+1,因此两个拟阵的圈集(分别为CriCri+1)不能相同,而且Mri+1必定有圈.

    Mri+1的一个圈C,使其不是Mri的圈,则取μ=ω(Cri+1)∈ζ.根据定义1,存在β∈{r1,…,rn},使得π(μ)=(riβ).

    如果没有这样的圈,则CriCri+1.再取CCri\Cri+1,则CMri的圈,而非Mri+1圈.取μ=ω(Cri)∈ζ,则由定义1,存在α∈{r0r1,…,rn-1},使得π(μ)=(αri).

    i=n时,考察导出拟阵Mrn.由于前面已经排除了自由模糊拟阵的情况,因此,Mrn必定有圈C.取初等模糊圈μ=ω(C,rn)∈ζ.如果rn=1,则有α∈{r0r1,…,rn-1},使得π(μ)=(α,1)=(αrn).如果rn<1,由Irn⊃{}知,必有xE,使得{x}不是Mrn的环,而是M1=(E,{})的环.取μ=ω({x},1)∈ζ,则π(μ)=(rn,1).

    下面,讨论广义圈函数、圈范围,与圈函数、圈区间的关系(圈函数与圈区间的符号来自文献[3]).

    定理5   设M=(E)是闭模糊拟阵,0=r0r1<…<rn≤1为其基本序列,Mr1Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列.∀μζ,有π(μ)=(rjrk),则τ(μ)=rj(μ)⊆(μ).

    定理5可以通过定理4和定理2给予证明.

    由此可以看出,广义圈函数和圈范围是圈函数和圈区间的推广.

    下面,我们用广义圈函数来描述精细模糊拟阵[2]和准模糊图拟阵[14].

    定理6  设M=(E)是闭模糊拟阵.则M是精细模糊拟阵的充要条件是:∀μζ,都存在rj(j=1,2,…,n),使得π(μ)=(rj,1).

    文献[5]的定理11给出了准模糊图拟阵的充要条件.现在,我们使用推广圈函数和圈区间的概念,再给出一个充要条件:

    定理7  设M=(E)是闭模糊拟阵.则M是准模糊图拟阵的充要条件是:∀μζ,只要|supp μ|>1,都存在rk(k=1,2,…,n),使得π(μ)=(0,rk).

      由广义圈函数的定义知:∀μζ,都存在rjrkrjrk,使得π(μ)=(rjrk).因此,只需要证明:M是准模糊图拟阵⇔∀μζ且|supp μ|>1,则rj=0.

    先证必要性.存在i(i=1,2,…,n),使得m(μ)∈(ri-1ri].由文献[3]的定理2.5,Cm(μ)=supp μMm(μ)=Mri的非环圈.再由准模糊图拟阵的定义知,supp μ也是Mr1的非环圈.因此,由定理3及其证明知,rjr1.即rj=r0=0.

    再证充分性.任取Mri(i=2,…,n)的非环圈C,构造模糊集ν=ω(Cri).则由文献[3]的定理2.5知,νM的模糊圈且|supp ν|>1.由已知,存在rkrir1>0,使得π(ν)=(0,rk),显然r1∈(0,rk].由定理4(ⅰ)知,C也是Mr1的非环圈.所以,M是准模糊图拟阵.

    利用推广的圈函数和圈区间,可以研究模糊拟阵的许多问题.比如,使用现在的概念去讨论文献[15]的模糊圈的秩,可以得到更好的结论.

参考文献 (15)

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