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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.
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设E={x1,x2,…,xN}是非空有限集合,则E上的模糊集μ是一个映射μ:E→[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C是E的子集族,则C是E上某个拟阵M =(E,I)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C1,C2∈ C且C1⊆C2,则C1=C2;
(C2) 如果C1,C2∈ C且C1≠C2,x∈C1∩C2,则有C3∈ C使得C3⊆(C1∪C2)\{x}.
此时,I={X⊆E|∀C∈C,都有
$ C\nsubseteq X $ .要注意到两种极端情况:一是C =Ø ⇔I={X|X⊆E};二是C ⊇{{x}|∀x∈E}⇔I=Ø.文献[1]首次给出了模糊拟阵的定义:
定义1[1] 设Ɩ⊆F(E)是满足下列条件的非空模糊集族:
(a) (继承性)若μ∈Ɩ,v∈F(E),v≤μ,则v∈Ɩ;
(b) (交换性)若μ,v∈Ɩ,|supp μ| < |supp v|,则存在ω∈Ɩ使得:
(b1) μ < ω≤μ∨v,
(b2) m(ω)≥min{m(μ),m(v)}.
则称偶对M =(E,Ɩ)是E上的模糊拟阵,Ɩ称为M的模糊独立集族.∀μ∈F(E),如果μ∈Ɩ,则称μ为M的模糊独立集.否则,称μ为M的模糊相关集.M的最大模糊独立集称为M的模糊基.如果μ是M的模糊相关集,但∀α∈supp μ都有μ\\a∈ Ɩ,则称μ是M的模糊圈.如果μ是M的模糊圈且|supp μ|=1,则称μ是M的模糊环.若有r∈(0,1],使得μ=ω(supp μ,r),则称μ是M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 =(E,Ɩ)是模糊拟阵,∀r∈(0,1],令Ir={Cr(μ)|∀μ∈Ɩ},则Mr=(E,Ir)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<r≤rn时Ir≠Ø,当r>rn时Ir=Ø;
(ⅲ) ∀s,t∈(ri,ri+1),有Is=It(0≤i≤n-1);
(ⅳ) 若ri<s<ri+1<t<ri+2,则Is⊃It(0≤i≤n-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) $ ,称拟阵序列为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=(E,Ir)是M的r-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X是Mr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,∀μ∈F(E),μ∈Ɩ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=(E,Ii)(i=1,2,…,m)是E上的拟阵序列,使得I1⊇I2⊇…⊇Im,取0=δ0 < δ1 < δ2 < … < δm≤1,令
其中:r∈(δi-1,δi]时,Ir=Ii(i=1,2,…,m);δm < 1,r∈(δm,1]时,Ir=Ø.则:
(ⅰ) M =(E,ψ)是闭模糊拟阵;
(ⅱ) 保留I1⊇I2⊇…⊇Im中等式成立的下标最大部分,Mi1=(E,Ii1)⊃Mi2=(E,Ii2)⊃…⊃Mih= (E,Iih)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.
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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 =(E,Ɩ)是闭模糊拟阵,0=r0 < r1 < … < rn=1为其基本序列,Mr1⊃Mr2⊃…⊃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={μ∈F(E)|μ是M的初等模糊圈};
(b) 定义M的模糊圈集为ζ={μ∈F(E)|μ是M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i,j(i,j=0,1,…,n;i < j),令τ(C)=(ri,rj),称(ri,rj]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 =(E,Ɩ)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 $ 且I1=P(E),其中,P(E)表示E的幂集,拟阵(E,P(E))称为E上的自由拟阵[4];(ⅲ) ∀μ∈F(E),μ∈ε⇔存在r∈(0,1]和
$ C \in \mathscr{C} $ ,使得(ⅳ) ∀μ∈F(E),R+ (μ)={β1,β2,…,βk}(0 < β1 < β2 < … < βk≤1),则μ∈ζ⇔存在
$ C \in \mathscr{C} $ ,使得τ(C)=(rj,rk),β1∈(rj,rk]且Cβi(μ)∈Iβi(i=2,3,…,k}(j < k);(ⅴ) ∀r∈(0,1],令
则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.
证 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)=Ɩ⇔ζ=Ø.如果F(E)=Ɩ,则∀μ∈F(E),由μ∈Ɩ知,μ∉ζ.即ζ=Ø.
反之,如果ζ=Ø,若F(E)≠Ɩ,当然有F(E)⊃Ɩ.取μ∈F(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ν∈ζ使得ν≤μ,这与ζ=Ø矛盾.
故F(E)=Ɩ.
最后证明F(E)=Ɩ⇔r1=1且I1=P(E).
当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Ir1⊃I1.取X∈Ir1\I1,则X∉I1.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C⊆X.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E∈P(E)=I1知ω(E,1)∈Ɩ,得出
故F(E)=Ɩ.
(ⅲ) 任取μ∈F(E),那么若μ∈ε,则存在r∈(0,1]和A⊆E,使得μ=ω(A,r).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)=(rj,rk),则由文献[10]的定理3知r∈(rj,rk].若r∈(0,1]和
$ C \in \mathscr{C} $ ,使得μ=ω(C,r).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,μ∈ε.
(ⅳ) 取μ∈F(E),设R+ (μ)={β1,β2,…,βk}(0 < β1 < β2 < … < βk≤1),C=Cβ1(μ).
如果μ∈ζ,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)=(rj,rk).再利用文献[10]的定理3知β1∈(rj,rk].如果
$ C \in \mathscr{C} $ ,τ(C)=(rj,rk),β1∈(rj,rk].由文献[10]的定理3知,C是Mβ1的圈.结合Cβi(μ)∈Iβi(i=2,3,…,k}以及文献[11]的定理2.5知μ∈ζ.(ⅴ) 显然.
$ \boldsymbol{C}_{r}^{*} \subseteq \mathscr{C} $ .任取C∈ Cr*.不妨设,τ(C)=(rj,rk).根据已知r∈(rj,rk],因此由文献[10]的定理3知C∈ Cr.即Cr*⊆ Cr.任取C'∈ Cr.由
$ {C}'\in {{\boldsymbol{C}}_{r}}\subseteq \mathscr{C} $ ,可设τ(C')=(rj',rk').由C'是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 =(E,Ɩ)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C⊆C'且$ \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C≠C'且$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] $ ,还有x∈C∩C',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 $ .证 (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,C,C'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C≠C'且$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{k}^{\prime}\right] \neq \emptyset $ ,还有x∈C∩C'.则从文献[10]的定理3知,C,C'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} $ 是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 =(E,Ɩ)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} $ 和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)=(ri,rj),满足:1) 0≤ri < rj≤1;
2) ∀ri∈{r1,r2,…,rn-1},都存在
$ {{C}'} \in \mathscr{C} $ 和γ∈{ri+1,ri+2,…,rn},使得τ(C')=(ri,γ),如果ri=rn,则存在$ {{C}'} \in \mathscr{C} $ 和γ∈{r0,r1,…,rn-1},使得τ(C')=(γ,rn);3) ∀λ∈(ri,rj],都有C∈ Cλ*,∀λ∈(0,1]\(ri,rj],都有C∉Cλ*.
(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C⊆C'且$ \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C≠C'且$ \left(r_{j}, r_{k}\right] \cap\left(r_{j}^{\prime}, r_{h}^{\prime}\right] \neq \emptyset $ ,则对∀r∈(rj,rk]∩(rl,rh],都存在C"∈ Cr*,使得C"⊆(C∪C')\{x}.(M5) (遗传性) 如果0 < s < t≤1,则对∀C∈ Cs*,都存在C'∈ Ct*,使得C'⊆C.
证 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,Is⊇It.∀C∈ Cs*,则C∉Is,更有C∉It.由文献[11]的定理2.2(ⅱ)知,必有C'∈ Ct*= Ct且C'⊆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C,C'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.
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我们仍然假设M =(E,Ɩ)是闭模糊拟阵,0=r0 < r1 < … < rn=1为其基本序列,Mr1⊃Mr2⊃…⊃Mrn为其导出拟阵序列.设
$ \mathscr{C} $ 和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) $ 是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 < rj且C∈ C*ri∩ C*rj,则对任意ri≤γ≤rj,都有C∈ Cγ*;
(ⅲ) ∀i(=1,2,…,n),∀r∈(ri-1,ri],都有Cr*= C*ri;
(ⅳ) 如果0 < ri < rj≤1,则∀C∈ C*ri,都有C'∈ C*rj,使得C'⊆C,一般地,如果0 < s < t≤1,则∀C∈ Cs*,都有C'∈ Ct*,使得C'⊆C;
(ⅴ) 如果0 < s < t≤1且Cs*= Ct*,则对任意s≤γ≤t,都有Cs*= Cγ*= Ct*;
(ⅵ) C*r1,C*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}}^{*} $ .证 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*=Ø,Cr*当然满足定理1的(C1)和(C2).下面讨论Cr*≠Ø的情况.
1) ∀C,C'∈ Cr*,设
若C⊆C',则从C,C'∈ Cr*和(1)式知r∈(rj,rk]∩(rl,rh],即(rj,rk]∩(rl,rh]≠Ø.由定理6的性质(M3)知C=C'.因此,Cr*满足(C1).
2) ∀C,C'∈ Cr*,若C≠C'和x∈C∩C'.不妨设
由(1)式知r∈(rj,rk]∩(rl,rh].根据性质(M4)知,存在C"∈ Cr*,使得C"⊆(C∪C')\{x}.所以,Cr*满足(C2).
故Cr*满足拟阵的圈公理.即Cr*是E上某个拟阵Mr*=(E,Ir*)的圈集.而且,根据圈公理有
(ⅱ) 直接用(1)式即知ri < rj且C∈ C*ri∩ C*rj,则对任意ri≤γ≤rj,都有C∈ Cγ*.
(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*r1,C*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)=(ri,γ).首先讨论ri+1=rj时的情况.如果τ*(C)=(ri,γ),则有ri < ri+1=rj≤γ.从rj∈(ri,γ],得到C∈C*rj.从已知有C*ri= C*rj,因此C∈C*ri.然而,从性质(M2)的3)和ri∈[0, 1]\(ri,γ]知C∉C*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ri,rj∈{r0,r1,…,rn},使得τ*(C)=(ri,rj).则由性质(M2)的3)知C∈ C*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) $ 是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 =(E,Ɩ);
(ⅲ) 闭模糊拟阵M =(E,Ɩ)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 '=(E,Ɩ')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.证 (ⅰ) 根据定理7(i),M*ri=(E,I*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) $ 与$ M_{r_{i+1}}^{*}=\left(E, I_{r_{i+1}}^{*}\right) $ .它们的圈集分别为C*ri与C*ri+1.根据拟阵圈公理有从ri < ri+1和定理7(iv)知,∀C∈ C*ri,都有C'∈ Cri+1*,使得C'⊆C.
从ri < ri+1和定理7(ⅳ)知,∀C∈ C*ri,都有C'∈ C*ri+1,使得C'⊆C.
任取X∈I*ri+1,如果有某个C∈ C*ri,使得C⊆X,则有某个C'∈ C*ri+1,使得C'⊆X,这与I*ri+1的定义矛盾.
因此,∀C∈ C*ri,都有
$ C \nsubseteq X $ .所以X∈I*ri,即I*ri+1⊆I*ri.再结合
$ M_{r_{i}}^{*} \neq M_{r_{i+1}}^{*} $ 知(ⅱ) 由数列0=r0 < r1 < … < rn=1,(3)式和定理3,得到闭模糊拟阵M =(E,Ɩ),其模糊独立集族定义为
其中,若r∈(ri-1,ri](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 =(E,Ɩ)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-1,ri].因此,M的r-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}^{*} $ .由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} $ 是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\} $ 是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)=(ri,rj),τ*(C)=(rk,rl).1) 按照导出圈映射τ的定义,∀r∈(ri,rj],C都是Mr*的圈.即C∈ Cr*;∀r∈[0, 1]\(ri,rj],C都不是Mr*的圈.即C∉Cr*.
2) 按照τ*的定义,满足性质(M2)的3),∀λ∈(rk,rl],都有C∈ Cλ*;∀λ∈[0, 1]\(rk,rl],都有C∉Cλ*.
1) 和2)要同时成立,必定(ri,rj]=(rk,rl],因此,τ(C)=τ*(C).故τ*是M的导出圈映射.
(ⅳ) 闭模糊拟阵M'=(E,Ɩ')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'=(E,Ɩ')的导出拟阵序列为∀r∈(0,1],设Cr是M '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'=(E,Ɩ')的导出拟阵序列也是(3)式.因为M和M '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) $ 是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 =(E,Ɩ),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 =(E,Ɩ),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} $ 和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:∀C⊆E(|C|>1),若有C∈Cri,则必有C∈Cr1.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 =(E,Ɩ)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∈{r1,r2,…,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) $ 是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 =(E,Ɩ),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).
证 首先证明必要性.设M =(E,Ɩ)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∈{r1,r2,…,rn},使得τ*(C)=(0,rk).所以τ*(C)=(0,rk)=(ri,rj),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.