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闭G-V模糊拟阵的导出圈公理

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吴德垠. 闭G-V模糊拟阵的导出圈公理[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2021, 46(8): 10-17. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2021.08.003
引用本文: 吴德垠. 闭G-V模糊拟阵的导出圈公理[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2021, 46(8): 10-17. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2021.08.003
WU De-yin. The Induced Circuit Axioms of Closed G-V Fuzzy Matroids[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2021, 46(8): 10-17. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2021.08.003
Citation: WU De-yin. The Induced Circuit Axioms of Closed G-V Fuzzy Matroids[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2021, 46(8): 10-17. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2021.08.003

闭G-V模糊拟阵的导出圈公理

  • 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,教授,主要从事模糊拟阵的研究 .

  • 中图分类号: O159

The Induced Circuit Axioms of Closed G-V Fuzzy Matroids

  • 摘要: 利用普通拟阵来研究模糊拟阵,得到用有限数列、子集族和映射来描述闭模糊拟阵的一个充要条件. 首先根据模糊拟阵的导出圈的连贯性,定义了导出圈映射;然后,详细讨论了闭模糊拟阵的基本序列、导出圈集和导出圈映射的性质与相互关系,并从中抽取出规范性、导出圈映射、反包含性、合成性和遗传性5个关键性质,通过这5个关键性质提出并证明了闭模糊拟阵的导出圈公理;最后得到:只要满足上述5个关键性质,可以用有限数列、子集族和该集族上的映射唯一确定一个闭模糊拟阵,反之也然. 可以预见,利用这个公理,可以在闭模糊拟阵的理论研究、设计构造、实例应用等多方面开展进一步工作.
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  • [1] GOETSCHEL R, VOXMAN W. Fuzzy Matroids[J]. Fuzzy Sets And Systems, 1988, 27(3): 291-302. doi: 10.1016/0165-0114(88)90055-3
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    [9] 吴德垠. 模糊横贯拟阵的再研究[J]. 模糊系统与数学, 2019, 33(3): 1-18. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MUTE201903001.htm
    [10] 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: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XNND202002007.htm
    [11] GOETSCHEL R, VOXMAN W. Fuzzy Circuits[J]. Fuzzy Sets and Systems, 1989, 32(1): 35-43.
    [12] 吴德垠. 一个准模糊图拟阵的新特征[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(2): 35-39. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XNND201802007.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-07
  • 刊出日期:  2021-08-20

闭G-V模糊拟阵的导出圈公理

    作者简介: 吴德垠,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: 利用普通拟阵来研究模糊拟阵,得到用有限数列、子集族和映射来描述闭模糊拟阵的一个充要条件. 首先根据模糊拟阵的导出圈的连贯性,定义了导出圈映射;然后,详细讨论了闭模糊拟阵的基本序列、导出圈集和导出圈映射的性质与相互关系,并从中抽取出规范性、导出圈映射、反包含性、合成性和遗传性5个关键性质,通过这5个关键性质提出并证明了闭模糊拟阵的导出圈公理;最后得到:只要满足上述5个关键性质,可以用有限数列、子集族和该集族上的映射唯一确定一个闭模糊拟阵,反之也然. 可以预见,利用这个公理,可以在闭模糊拟阵的理论研究、设计构造、实例应用等多方面开展进一步工作.

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(部分学者称为G-V模糊拟阵[2]).后来,文献[3]将完全分配格应用于模糊集合和模糊化拟阵,开始了格值模糊拟阵的研究.根据文献[4],拟阵有许多等价刻画,比如基公理、独立集公理和圈公理等,对拟阵的研究起着重要作用.在模糊拟阵中,是否也存在类似的等价刻画?文献[5-6]对此做了一些探索.文献[6-8]对模糊圈和导出拟阵圈做了许多深入的研究,使我们想到:是否能够通过导出拟阵圈来找到模糊拟阵的一个等价刻画?这就是本文所要研究的工作.

  • 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).本文使用的模糊数学有关的概念和符号主要参照文献[1],有关拟阵的理论主要参照文献[4].

    定理1[4](圈公理)  设CE的子集族,则CE上某个拟阵M =(EI)全部圈组成的集合(称为圈集)的充要条件是C满足下面两条:

    (C1) 如果C1C2CC1C2,则C1=C2

    (C2) 如果C1C2CC1C2xC1C2,则有C3C使得C3⊆(C1C2)\{x}.

    此时,I={XE|∀CC,都有$ C\nsubseteq X $.要注意到两种极端情况:一是C =ØI={X|XE};二是C ⊇{{x}|∀xE}⇔I=Ø.

    文献[1]首次给出了模糊拟阵的定义:

    定义1[1]  设ƖF(E)是满足下列条件的非空模糊集族:

    (a) (继承性)若μƖvF(E),vμ,则vƖ

    (b) (交换性)若μvƖ,|supp μ| < |supp v|,则存在ωƖ使得:

    (b1) μ < ωμv

    (b2) m(ω)≥min{m(μ),m(v)}.

    则称偶对M =(EƖ)是E上的模糊拟阵,Ɩ称为M的模糊独立集族.∀μF(E),如果μƖ,则称μM的模糊独立集.否则,称μM的模糊相关集.M的最大模糊独立集称为M的模糊基.如果μM的模糊相关集,但∀α∈supp μ都有μ\\aƖ,则称μM的模糊圈.如果μM的模糊圈且|supp μ|=1,则称μM的模糊环.若有r∈(0,1],使得μ=ω(supp μr),则称μM的初等模糊圈.

    中国部分学者称这种模糊拟阵为G-V模糊拟阵[2].我们的讨论就是针对这种模糊拟阵来进行的.因此,为了简化叙述,后面提到的模糊拟阵都是指G-V模糊拟阵.

    文献[1]将模糊拟阵和普通拟阵关联起来,可以看作将模糊拟阵分解为拟阵.以定理形式表述如下:

    定理2[1](分解定理)  设M =(EƖ)是模糊拟阵,∀r∈(0,1],令Ir={Cr(μ)|∀μƖ},则Mr=(EIr)是E上的拟阵,而且有有限实数列r0 < r1 < … < rn,使得:

    (ⅰ) r0=0,rn≤1;

    (ⅱ) 当0<rrnIrØ,当rrnIr=Ø

    (ⅲ) ∀st∈(riri+1),有Is=It(0≤in-1);

    (ⅳ) 若risri+1tri+2,则IsIt(0≤in-2).

    称序列0=r0 < r1 < … < rn≤1为M的基本序列.

    对正整数i=1,2,…,n,设$ \overline{r_{i}}=\frac{1}{2}\left(r_{i-1}+r_{i}\right) $,称拟阵序列

    M的导出拟阵序列.若$ I_{\bar{r}_{i}}=I_{r_{i}}(i=1, 2, \cdots, n) $,则称M是闭模糊拟阵[1].

    r∈(0,1],称Mr=(EIr)是Mr-导出拟阵,Mr的圈称为M的导出圈(或导出拟阵圈).令$ \mathscr{C}=\left\{ \left. X\subseteq E \right| \right. $存在r∈(0,1],使得XMr的圈},称其为M的导出圈集(导出拟阵圈集).

    由文献[1]的定理1.8,∀μF(E),μƖ当且当∀r∈(0,1],Cr(μ)∈Ir.

    受文献[1]中定理2.3的启发,文献[9]的定理2.8可以看作定理2在闭模糊拟阵中的逆.

    定理3[9](合成定理)  设Mi=(EIi)(i=1,2,…,m)是E上的拟阵序列,使得I1I2⊇…⊇Im,取0=δ0 < δ1 < δ2 < … < δm≤1,令

    其中:r∈(δi-1δi]时,Ir=Ii(i=1,2,…,m);δm < 1,r∈(δm,1]时,Ir=Ø.则:

    (ⅰ) M =(Eψ)是闭模糊拟阵;

    (ⅱ) 保留I1I2⊇…⊇Im中等式成立的下标最大部分,Mi1=(EIi1)⊃Mi2=(EIi2)⊃…⊃Mih= (EIih)组成M的导出拟阵序列,与之对应地,0=δ0 < δi1 < δi2 < … < δih≤1为M的基本序列.

  • 本段重点讨论模糊拟阵导出圈的性质,以便从中找出构造模糊拟阵的方法.

    定义2  设M =(EƖ)是闭模糊拟阵,0=r0 < r1 < … < rn=1为其基本序列,Mr1Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列,$ \mathscr{C} $为其导出圈集.

    (a) 定义M的初等模糊圈集为ε={μF(E)|μM的初等模糊圈};

    (b) 定义M的模糊圈集为ζ={μF(E)|μM的模糊圈};

    (c) 当$ \mathscr{C}\ne \mathit{\varnothing} $时,定义M的导出圈映射为$ \mathscr{C} $上的映射$ \tau: \mathscr{C} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\}.\forall C\in \mathscr{C} $,根据文献[10]的定理3,得到两个非负整数ij(ij=0,1,…,ni < j),令τ(C)=(rirj),称(rirj]为C的导出圈区间.

    对导出拟阵Mri(i=1,2,…,n),令Cri表示其所有圈组成的圈集.一般地,∀r∈(0,1],记Cr为导出拟阵Mr的圈集.下面讨论导出圈、导出圈集和模糊圈之间的关系和性质.

    定理4  闭模糊拟阵M =(EƖ)如定义2所设.则:

    (ⅰ) $ \mathscr{C}=\bigcup\limits_{r\in (0, 1]}{{{\boldsymbol{C}}_{r}}}=\bigcup\limits_{i=1}^{n}{{{\boldsymbol{C}}_{{{r}_{i}}}}}=\{\operatorname{supp}\mu \mid \forall \mu \in \varepsilon \}=\{\operatorname{supp}\mu \mid \forall \mu \in \zeta \} $

    (ⅱ) $ \mathscr{C}=\emptyset \Leftrightarrow \varepsilon=\emptyset \Leftrightarrow \zeta=\emptyset \Leftrightarrow F(E)=l \Leftrightarrow r_{1}=1 $I1=P(E),其中,P(E)表示E的幂集,拟阵(EP(E))称为E上的自由拟阵[4]

    (ⅲ) ∀μF(E),με⇔存在r∈(0,1]和$ C \in \mathscr{C} $,使得

    (ⅳ) ∀μF(E),R+ (μ)={β1β2,…,βk}(0 < β1 < β2 < … < βk≤1),则μζ⇔存在$ C \in \mathscr{C} $,使得τ(C)=(rjrk),β1∈(rjrk]且Cβi(μ)∈Iβi(i=2,3,…,k}(j < k);

    (ⅴ) ∀r∈(0,1],令

    Cr*是导出拟阵Mr的圈集(即Cr*= Cr).我们称Cr(= Cr*)为M的水平为r的导出圈集.

      借用定义2的概念和符号.

    (ⅰ) 使用定理1、定理2和文献[11]的定理2.5以及初等模糊圈的概念即可证明.

    (ⅱ) 根据(ⅰ)知$ \mathscr{C}=\emptyset \Leftrightarrow \varepsilon=\emptyset \Leftrightarrow \zeta=\emptyset $.下面证明F(E)=Ɩζ=Ø.

    如果F(E)=Ɩ,则∀μF(E),由μƖ知,μζ.即ζ=Ø.

    反之,如果ζ=Ø,若F(E)≠Ɩ,当然有F(E)⊃Ɩ.取μF(E)\Ɩ,则μ是模糊相关集.根据文献[11]的推论2.7,存在模糊圈νζ使得νμ,这与ζ=Ø矛盾.

    F(E)=Ɩ.

    最后证明F(E)=Ɩr1=1且I1=P(E).

    F(E)=Ɩ时,根据基本序列的定义有r1≤1.若r1 < 1,则由定理2知Ir1I1.取XIr1\I1,则XI1.即X是导出拟阵M1的相关集.根据文献[11]的定理2.2(ⅱ)知,存在M1的圈C,使得CX.即$ \mathscr{C}\ne \mathit{\varnothing} $,这与F(E)= Ɩ矛盾.故只能r1=1.同时,由F(E)⊇P(E)知I1=P(E).

    如果r1=1且I1=P(E),则从EP(E)=I1ω(E,1)∈Ɩ,得出

    F(E)=Ɩ.

    (ⅲ) 任取μF(E),那么若με,则存在r∈(0,1]和AE,使得μ=ω(Ar).根据文献[11]的定理2.5知,supp μ=A=Cr(μ)是Mr的圈.即$ A\in {{\boldsymbol{C}}_{r}}\subseteq \mathscr{C} $.如果τ(C)=(rjrk),则由文献[10]的定理3知r∈(rjrk].

    r∈(0,1]和$ C \in \mathscr{C} $,使得μ=ω(Cr).而且

    由文献[10]的定理3,C=Cr(μ)是Mr的圈.再由文献[11]的定理2.5知,με.

    (ⅳ) 取μF(E),设R+ (μ)={β1β2,…,βk}(0 < β1 < β2 < … < βk≤1),C=Cβ1(μ).

    如果μζ,则根据文献[11]的定理2.5,Cβi(μ)∈Iβi(i=2,3,…,k}且C=Cβ1(μ)是Mβ1的圈.即$ C \in \mathscr{C} $,不妨设τ(C)=(rjrk).再利用文献[10]的定理3知β1∈(rjrk].

    如果$ C \in \mathscr{C} $τ(C)=(rjrk),β1∈(rjrk].由文献[10]的定理3知,CMβ1的圈.结合Cβi(μ)∈Iβi(i=2,3,…,k}以及文献[11]的定理2.5知μζ.

    (ⅴ) 显然. $ \boldsymbol{C}_{r}^{*} \subseteq \mathscr{C} $.任取CCr*.不妨设,τ(C)=(rjrk).根据已知r∈(rjrk],因此由文献[10]的定理3知CCr.即Cr*Cr.

    任取C'Cr.由$ {C}'\in {{\boldsymbol{C}}_{r}}\subseteq \mathscr{C} $,可设τ(C')=(rj'rk').由C'Mr的圈,结合文献[10]的定理3知,必定r∈(rj'rk'].因此,根据Cr*的定义有C'Cr*.即Cr*Cr.

    综上所述,Cr*= Cr.

    既然Cr*= Cr,说明Cr*一定满足圈公理,也是某个拟阵的圈集.

    根据定理4(ⅱ),我们知道$ \mathscr{C} = \mathit{\varnothing} \Leftrightarrow F\left( E \right)=\mathit{Ɩ} $.此时,所有模糊子集都是模糊独立集,这是一种平凡情况.因此,我们排除这种情况,即要求$ \mathscr{C} \ne \mathit{\varnothing} $.接下来,再讨论导出圈的两个精细性质.

    定理5  闭模糊拟阵M =(EƖ)如定义2所设.则:

    (ⅰ) $ \forall C, C^{\prime} \in \mathscr{C}, \tau(C)=\left(r_{j}, r_{k}\right), \tau\left(C^{\prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right) $.若CC'$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] \neq \emptyset $,则必有C=C'.

    (ⅱ) $ \forall C, C^{\prime} \in \mathscr{C}, \tau(C)=\left(r_{j}, r_{k}\right), \tau\left(C^{\prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right) $.若CC'$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] $,还有xCC',则对$ \forall r \in\left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] $,都有Mr的圈$ C^{\prime \prime} \in \boldsymbol{C}_{r} $,使得$ C^{\prime \prime} \subseteq\left(C \cup C^{\prime}\right) \backslash\{x\} $.

    如果$ \tau\left(C^{\prime \prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime \prime}, r_{k}^{\prime \prime}\right) $,则$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime \prime}, r_{k}^{\prime \prime}\right] \neq \varnothing $.

      (ⅰ)任取$ \forall r \in\left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] $,从文献[10]的定理3知,CC'都是Mr的圈.再根据定理1的(C1)知C=C'.

    (ⅱ) $ \forall C, C^{\prime} \in \mathscr{C}, \tau(C)=\left(r_{j}, r_{k}\right), \tau\left(C^{\prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right) $.若CC'$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] \neq \emptyset $,还有xCC'.则从文献[10]的定理3知,CC'都是Mr的圈.再由定理1的(C2)知,存在Mr的圈$ C^{\prime \prime} \in \boldsymbol{C}_{r} $,使得$ C^{\prime \prime} \subseteq\left(C \cup C^{\prime}\right) \backslash\{x\} $.

    因为$ \tau\left(C^{\prime \prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime \prime}, r_{k}^{\prime \prime}\right), C^{\prime \prime} $Mr的圈,由文献[10]的定理3知$ r \in\left(r_{j}^{\prime \prime}, r_{k}^{\prime \prime}\right] $.则$ r\in \left( {{r}_{j}}, {{r}_{k}} \right]\bigcap \left( r_{j}^{\prime }, r_{k}^{\prime } \right]\bigcap \left( r_{j}^{\prime \prime }, r_{k}^{\prime \prime } \right] $,即$ \left( {{r}_{j}}, {{r}_{k}} \right]\bigcap \left( r_{j}^{\prime }, r_{k}^{\prime } \right]\bigcap \left( r_{j}^{\prime \prime }, r_{k}^{\prime \prime } \right]\ne \varnothing $.

    下面继续讨论导出圈、导出圈映射和导出圈集的性质.

    定理6  闭模糊拟阵M =(EƖ)如定义2所设,符号Cr*如定理4(v)所设.则0=r0 < r1 < … < rn=1,且$ \mathscr{C} $τ之间有如下性质:

    (M1) (规范性) $ \mathscr{C} \ne \mathit{\varnothing} $.

    (M2) (导出圈映射) $ \mathscr{C} $上有映射$ \tau: \mathscr{C} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\} $.对$ \forall C \in \mathscr{C} $,有τ(C)=(rirj),满足:

    1) 0≤ri < rj≤1;

    2) ∀ri∈{r1r2,…,rn-1},都存在$ {{C}'} \in \mathscr{C} $γ∈{ri+1ri+2,…,rn},使得τ(C')=(riγ),如果ri=rn,则存在$ {{C}'} \in \mathscr{C} $γ∈{r0r1,…,rn-1},使得τ(C')=(γrn);

    3) ∀λ∈(rirj],都有CCλ*,∀λ∈(0,1]\(rirj],都有CCλ*.

    (M3) (反包含性) $ \forall C, C^{\prime} \in \mathscr{C}, \tau(C)=\left(r_{j}, r_{k}\right), \tau\left(C^{\prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right) $,若CC'$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] \neq \emptyset $,则C=C'.

    (M4) (合成性) $ \forall C, C^{\prime} \in \mathscr{C}, \tau(C)=\left(r_{j}, r_{k}\right), \tau\left(C^{\prime}\right)=\left(r_{j}^{\prime}, r_{h}^{\prime}\right) $,若CC'$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{h}^{\prime}\right] \neq \emptyset $,则对∀r∈(rjrk]∩(rlrh],都存在C"Cr*,使得C"⊆(CC')\{x}.

    (M5) (遗传性) 如果0 < s < t≤1,则对∀CCs*,都存在C'Ct*,使得C'C.

      延用定义2、定理4的符号.根据定理4(v)知,Cr*= Cr(∀r∈(0,1]).

    规范性(M1)的证明由定理4及其后面的讨论即可完成.

    从定理2、文献[10]的定理3和文献[11]的定理2.2(ⅱ)即可证性质(M2)成立.

    由定理5(ⅰ)即得反包含性(M3)成立.

    由定理5(ⅱ)即得合成性(M4)成立.

    从0 < s < t≤1知,IsIt.∀CCs*,则CIs,更有CIt.由文献[11]的定理2.2(ⅱ)知,必有C'Ct*= CtC'C.因此,遗传性(M5)成立.

    此定理6中,要特别注意反包含性(M3)和遗传性(M5)的区别.(M3)的关键在于CC'同为Mr的圈.(M5)的关键是前面的导出拟阵的圈也会是后面的导出拟阵的圈,或真包含后面的导出拟阵的一个圈.因此,在$ \mathscr{C} $中,两个不同的导出圈很可能出现真包含.如果出现真包含,则其导出圈的区间一定不会相交.

  • 我们仍然假设M =(EƖ)是闭模糊拟阵,0=r0 < r1 < … < rn=1为其基本序列,Mr1Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列.设$ \mathscr{C} $τ分别为M的导出圈集和导出圈映射.

    下面证明,一个E的非空子集族、一组0到1之间的数和一个映射,在满足一定条件时,可以确定一个模糊拟阵.为此,先做一些准备工作.

    定理7  设$ \mathscr{Q}\subseteq P\left( E \right) $E的非空子集族,取数列0=r0 < r1 < … < rn=1,有$ \mathscr{Q} $上的映射$ $,构造$ \mathscr{Q} $的子集:

    假设$ \mathscr{Q} $,0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*满足定理6的性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5).则有如下性质:

    (ⅰ) Cr*满足拟阵的圈公理(即定理1);

    (ⅱ) 如果ri < rjCC*riC*rj,则对任意riγrj,都有CCγ*

    (ⅲ) ∀i(=1,2,…,n),∀r∈(ri-1ri],都有Cr*= C*ri

    (ⅳ) 如果0 < ri < rj≤1,则∀CC*ri,都有C'C*rj,使得C'C,一般地,如果0 < s < t≤1,则∀CCs*,都有C'Ct*,使得C'C

    (ⅴ) 如果0 < s < t≤1且Cs*= Ct*,则对任意sγt,都有Cs*= Cγ*= Ct*

    (ⅵ) C*r1C*r2,…,C*rn互不相同,而且$ \mathscr{Q}=\boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $.

      首先,由性质(M1)知,映射τ*有意义.

    (ⅰ) 证明Cr*满足定理1的(C1)和(C2).

    如果Cr*=ØCr*当然满足定理1的(C1)和(C2).下面讨论Cr*Ø的情况.

    1) ∀CC'Cr*,设

    CC',则从CC'Cr*和(1)式知r∈(rjrk]∩(rlrh],即(rjrk]∩(rlrh]≠Ø.由定理6的性质(M3)知C=C'.因此,Cr*满足(C1).

    2) ∀CC'Cr*,若CC'xCC'.不妨设

    由(1)式知r∈(rjrk]∩(rlrh].根据性质(M4)知,存在C"Cr*,使得C"⊆(CC')\{x}.所以,Cr*满足(C2).

    Cr*满足拟阵的圈公理.即Cr*E上某个拟阵Mr*=(EIr*)的圈集.而且,根据圈公理有

    (ⅱ) 直接用(1)式即知ri < rjCC*riC*rj,则对任意riγrj,都有CCγ*.

    (ⅲ) 从Cr*的定义和(1)式即可证明Cr*= C*ri.

    (ⅳ) 根据遗传性(M5)即知结论成立.

    (ⅴ) 根据(1),(2)式和性质(M5),可以证明Cs*= Cγ*= Ct*.

    (ⅵ) 首先证明C*r1C*r2,…,C*rn互不相同.反证,若有某两个子集合相同,不妨设C*ri= C*rj(ri < rj).根据性质(M2)的2),有$ C \in \mathscr{Q} $,使得τ*(C)=(riγ).

    首先讨论ri+1=rj时的情况.如果τ*(C)=(riγ),则有ri < ri+1=rjγ.从rj∈(riγ],得到CC*rj.从已知有C*ri= C*rj,因此CC*ri.然而,从性质(M2)的3)和ri∈[0, 1]\(riγ]知CC*ri,矛盾.

    再讨论ri+1 < rj时的情况.根据$ \boldsymbol{C}_{r_{i}}^{*}=\boldsymbol{C}_{r_{j}}^{*} $,得出$ \boldsymbol{C}_{r_{i}}^{*}=\boldsymbol{C}_{r_{i+1}}^{*}=\boldsymbol{C}_{r_{j}}^{*} $.但根据ri+1=rj时情形的讨论知$ \boldsymbol{C}_{r_{i}}^{*} \neq \boldsymbol{C}_{r_{i+1}}^{*} $,即$ \boldsymbol{C}_{r_{i}}^{*} \neq \boldsymbol{C}_{r_{j}}^{*} $,矛盾.

    综上所述,$ \boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*}, \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*}, \cdots, \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $互不相同.

    最后证明$ \mathscr{Q}=\boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $.显然$ \mathscr{Q} \supseteq \boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $.任取$ C \in \mathscr{Q} $,根据性质(M2)中τ*的定义知,必有rirj∈{r0r1,…,rn},使得τ*(C)=(rirj).则由性质(M2)的3)知CC*rj.所以$ \mathscr{Q}\subseteq \boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $.

    综上所述,$ \mathscr{Q}=\boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*} $.

    我们利用定理7证明:当一个子集族、一组数和一个映射满足某些性质时,能够确定唯一的闭模糊拟阵.

    定理8  设$ \mathscr{Q}\subseteq P\left( E \right) $E的非空子集族,取数列0=r0 < r1 < … < rn=1,有$ \mathscr{Q} $上的映射$ \tau^{*}: \mathscr{Q} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\} $,通过(1)式,构造$ \mathscr{Q} $的子集Cr*.假设$ \mathscr{Q} $,0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*满足定理6的性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5).则:

    (ⅰ) 由(2)式能够得到一个拟阵序列

    (ⅱ) 通过数列0=r0 < r1 < … < rn=1和(3)式,利用定理3能够得到一个闭模糊拟阵M =(EƖ);

    (ⅲ) 闭模糊拟阵M =(EƖ)的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出拟阵序列是(3)式,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*

    (ⅳ) 如果闭模糊拟阵M '=(EƖ')的基本序列也是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*,则M' = M.

      (ⅰ) 根据定理7(i),M*ri=(EI*ri)(i=1,2,…,n)都是E上的拟阵.再由定理7(ⅵ)知,这n个拟阵互不相同.下面证明它们之间有包含关系.

    任取ri∈{r1,…,rn-1},考察$ M_{r_{i}}^{*}=\left(E, I_{r_{i}}^{*}\right) $$ M_{r_{i+1}}^{*}=\left(E, I_{r_{i+1}}^{*}\right) $.它们的圈集分别为C*riC*ri+1.根据拟阵圈公理有

    ri < ri+1和定理7(iv)知,∀CC*ri,都有C'Cri+1*,使得C'C.

    ri < ri+1和定理7(ⅳ)知,∀CC*ri,都有C'C*ri+1,使得C'C.

    任取XI*ri+1,如果有某个CC*ri,使得CX,则有某个C'C*ri+1,使得C'X,这与I*ri+1的定义矛盾.

    因此,∀CC*ri,都有$ C \nsubseteq X $.所以XI*ri,即I*ri+1I*ri.

    再结合$ M_{r_{i}}^{*} \neq M_{r_{i+1}}^{*} $

    (ⅱ) 由数列0=r0 < r1 < … < rn=1,(3)式和定理3,得到闭模糊拟阵M =(EƖ),其模糊独立集族定义为

    其中,若r∈(ri-1ri](i=1,2,…,n),则Ir=I*ri(注意此时rn=1).

    (ⅲ) 由于(3)式是严格包含关系,因此,根据定理3,M =(EƖ)的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出拟阵序列是(3)式.

    一般地,∀r∈(0,1],总有某个i(=1,2,…,n),使得r∈(ri-1ri].因此,Mr-导出拟阵是$ M_{r}=M_{r_{i}}^{*}=M_{r}^{*} $ ($ M_{r}^{*} $由(2)式定义).因此,其圈集为$ \boldsymbol{C}_{r}=\boldsymbol{C}_{r_{i}}^{*}=\boldsymbol{C}_{r}^{*} $.

    M*ri(i=1,2,…,n)的圈集为C*ri,再结合定理7(ⅵ),得到$ \mathscr{Q}=\boldsymbol{C}_{r_{1}}^{*} \cup \boldsymbol{C}_{r_{2}}^{*} \cup \cdots \cup \boldsymbol{C}_{r_{n}}^{*}$.利用定理4(ⅰ)知,$ \mathscr{Q} $M的导出圈集.

    假设$ \tau: \mathscr{Q} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\} $M的导出圈映射. $ \forall C\in \mathscr{Q} $,我们证明τ(C)=τ*(C).分别假设τ(C)=(rirj),τ*(C)=(rkrl).

    1) 按照导出圈映射τ的定义,∀r∈(rirj],C都是Mr*的圈.即CCr*;∀r∈[0, 1]\(rirj],C都不是Mr*的圈.即CCr*.

    2) 按照τ*的定义,满足性质(M2)的3),∀λ∈(rkrl],都有CCλ*;∀λ∈[0, 1]\(rkrl],都有CCλ*.

    1) 和2)要同时成立,必定(rirj]=(rkrl],因此,τ(C)=τ*(C).故τ*M的导出圈映射.

    (ⅳ) 闭模糊拟阵M'=(EƖ')的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*.设M'=(EƖ')的导出拟阵序列为

    r∈(0,1],设CrM '的水平为r的导出圈集(即Mr的圈集).则由定理4(ⅴ)知,$ {{\boldsymbol{C}}_{r}}=\left\{ C\in Q\left| \tau \left( C \right)={{\tau }^{*}}\left( C \right) \right.=\left( {{r}_{j}}, {{r}_{k}} \right)且 r\in \left( {{r}_{j}}, {{r}_{k}} \right] \right\} $.再由(1)式知Cr= Cr*.得出Cri= C*ri(i=1,2,…,n).通过拟阵的圈公理,得到Mri=M*ri.因此,M'=(EƖ')的导出拟阵序列也是(3)式.

    因为MM '都是闭模糊拟阵,而且它们的基本序列和导出拟阵序列也都相同,所以利用文献[9]的命题2.4知M = M'.

    通过以上的讨论,现在得出本文的主要结论.

    定理9  (闭G-V模糊拟阵导出圈公理) 设$ \mathscr{Q}\subseteq P\left( E \right) $E的非空子集族,取数列0=r0 < r1 < … < rn=1,取$ \mathscr{Q} $上的映射$ \tau^{*}: \mathscr{Q} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\} $.则有某个闭模糊拟阵M =(EƖ),使得M的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*的充要条件是$ \mathscr{Q} $、0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*满足性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5).

    定理9的必要性可从定理6得出,充分性可从定理8得出.

    已知闭模糊拟阵M =(EƖ),通过定理2可以得出M的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1和导出拟阵序列.从导出拟阵序列和定理4(ⅰ)可以计算出导出圈集$ \mathscr{C} $.最后,由定义2和文献[10]的定理3可以找出导出圈映射τ,同时,它们满足性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5).

    反过来,已知非空子集族$ \mathscr{Q} $、数列0=r0 < r1 < … < rn=1和映射τ*满足性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5),怎么去找到一个闭模糊拟阵,使其基本序列、导出圈集和导出圈映射分别是0=r0 < r1 < … < rn=1,$ \mathscr{Q} $τ*?其实,利用定理8就可以设计出找到这种闭模糊拟阵的算法.

    最后,讨论导出拟阵圈公理在理论方面的一个应用例子.

    文献[12]的定义3定义了模糊拟阵的圈好性,这种圈好性利用本文的概念和符号可以描述为:∀CE(|C|>1),若有CCri,则必有CCr1.即圈好性可简单概括为:任何非环的导出圈都是导出拟阵Mr1的圈.

    我们用导出圈映射可以得到准模糊图拟阵[12]的一个充要条件.

    定理10  设M =(EƖ)是闭模糊拟阵,则M是准模糊图拟阵的充要条件是M的导出圈映射τ具有如下性质:$ \forall C \in \mathscr{C} $,只要|C|>1,都有ri∈{r1r2,…,rn},使得τ(C)=(0,ri).

    我们根据准模糊图拟阵的定义、文献[10]的命题1和文献[10]的定理3,容易证明定理10.

    我们使用定理9的描述方法来表达定理10,可以得到准模糊图拟阵导出圈公理.

    定理11(准模糊图拟阵导出圈公理)  设$ \mathscr{Q}\subseteq P\left( E \right) $E的子集族,取数列0=r0 < r1 < … < rn=1,有$ \mathscr{Q} $上的映射$ \tau^{*}: \mathscr{Q} \longrightarrow\left\{r_{0}, r_{1}, \cdots, r_{n-1}\right\} \times\left\{r_{1}, \cdots, r_{n}\right\} $.则有某个准模糊图拟阵M =(EƖ),使得M的基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*的充要条件是$ \mathscr{Q} $,0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*满足性质(M1),(M2)*,(M3),(M4)和(M5).其中性质(M2)*是在(M2)的基础上,增强条件而成,可表述为:(M2)的2),3)和如下的1)*

    1) *0≤ri < rj≤1.当|C|>1时,有τ*(C)=(0,rj).

      首先证明必要性.设M =(EƖ)是准模糊图拟阵,$ \mathscr{Q} $,0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*分别为其导出圈集、基本序列和导出圈映射.则根据定理9,$ \mathscr{Q} $,0=r0 < r1 < … < rn=1和τ*满足性质(M1),(M2),(M3),(M4)和(M5).

    (M2) *的2)和3)自然成立,主要考察(M2)*的1)*.

    根据定理10,$ \forall C \in \mathscr{Q} $,只要|C|>1,都有rk∈{r1r2,…,rn},使得τ*(C)=(0,rk).所以τ*(C)=(0,rk)=(rirj),即τ*(C)=(0,rj).故性质(M2)*成立.

    再考察充分性.从性质(M2)*可以看出,若(M2)*成立,则(M2)自然成立.因此,根据定理9,有闭模糊拟阵M,其基本序列是0=r0 < r1 < … < rn=1,导出圈集是$ \mathscr{Q} $和导出圈映射是τ*.再由性质(M2)*的1)*和定理10知,M是准模糊图拟阵.

参考文献 (12)

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