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BCK/BCI-代数是两类重要的逻辑代数,分别对应于组合逻辑中的BCK-系统和BCI-系统. BCI-代数是BCK-代数的推广. BCK/BCI-代数与量子逻辑及许多著名逻辑代数都有关联[1]. BCH-代数是BCI-代数的推广[2].文献[3]提出了亚BCI-代数及其理想的概念,国外也有相同的研究工作,称之为Q-代数[4],亚BCI-代数是BCH-代数的推广.随后,文献[5-7]分别引入了亚BCI-代数的模糊理想、Q-代数的区间值(α,β]-模糊子代数以及Q-代数中具有界限的模糊子代数的概念并研究了它们的相关性质.
软集的概念是由文献[8]提出的,它弥补了模糊集、粗糙集等理论在处理不确定性问题时所面临的参数工具上的不足.软集理论已被应用于数据分析、近似推理、不确定性决策等诸多领域.将软集与代数系统相融合是研究的热点之一.文献[9]将软集与群论相结合,提出了软群的概念,由此开创了软集代数的研究领域.文献[10]所引进的I-V Fuzzy子半群实质上是一种特殊的软代数结构.文献[11]提出了模糊软环的概念,并研究了生成模糊软环的充要条件.文献[12-13]提出了软BCK/BCI-代数和BCK/BCI-代数的软理想概念.文献[14]进一步把软集思想应用于BCK-代数,研究了软BCK-代数的运算性质.文献[15]将软集理论与格论相结合,提出了软格和软子格的概念,并讨论了它们的基本性质.
文献[16]将参数集赋予群的代数结构,提出了新型软群的概念.这种将参数集赋予代数结构的方法引入的软集代数可以得到更深刻的结果.文献[17-19]利用这一思想,研究了一系列新的软集代数,并通过类比反模糊代数结构[20]的思想,给出了一些反软代数的代数结构[21-23].
本文相对于新型软亚BCI-代数的研究[24-27],提出了新型反软亚BCI-代数的新概念.因BCI-代数在推理中有重要应用,所得结果均为一个值,但软集是子集,推理取值一个范围更符合实际情况.另外,类似于模糊推理中的三Ⅰ算法的反三Ⅰ算法也在模糊推理中有用[28],于是新型反软亚BCI-代数在近似推理中也有潜在的应用价值.
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定义 1[3] 一个(2,0)-型代数(X,*,0)如果满足条件:∀x,y,z∈X,有
(a) x*0=x;
(b) x*x=0;
(c) (x*y)*z=(x*z)*y.
则称X为一个亚BCI-代数.
定义 2[3] 设S是亚BCI-代数X的非空子集,如果对∀x,y∈S,有x*y∈S,则称S为X的子代数.
注 1 任意子代数S都包含0,因为∀x∈S,有0=x*x∈S.
定理 1[18] 设{Ai}i∈I是X的一族亚BCI-子代数,I为一非空集合,则∩i∈IAi也是X的亚BCI-子代数.
定义 3[8] 设U是一个初始集合,E是参数集,A⊆E,P(U)是U的幂集,设F:A→P(U)为一个映射,则称(F,A)是U上的软集,也称F为A的软集.
定义 4[29] 设X是一个参数集,X上的犹豫模糊集定义为从X到[0, 1]幂集的一个函数,数学表示如下:
其中hX:X→P([0, 1]).
定义 5 设A,B是两个非空集合,称A×B={(x,y)|x∈A,y∈B}为A,B的笛卡尔积.
定义 6[30] 设(H1,X1),(H2,X2)为U上的软集,若H(x,y)=H1(x)∪H2(y),∀(x,y)∈X1×X2,则称(H,X1×X2)是(H1,X1)与(H2,X2)的或运算,记作(H1,X1)∨(H2,X2).
定理 2[18] 设X1,X2是两个亚BCI-代数,那么在X1×X2上规定运算*:
则(X1×X2,*,(0,0))也是亚BCI-代数.
定义 7[31] 设(H1,X1),(H2,X2)为U上的软集,若软集(H,X1∩X2)满足:
(a) X1∩X2≠Ø;
(b) ∀x∈X1∩X2,有H(x)=H1(x)∪H2(x).
则称(H,X1∩X2)是软集(H1,X1)和(H2,X2)的限制并,记作(H,X1∩X2)=(H1,X1)∪R(H2,X2).
定义 8[21] 设H:X→P(U),x H(x)为一个软集,则称AH:U→P(X),u AH(u)={x|u∉H(x)}为软集H的反对偶.
设A:U→P(X)为一个软集,则称HA:X→P(U),x HA(x)={u|x∉A(u)}为软集A的反对偶.
定义 9[26] 9 9设X是任一参数集,H:X→P(U)是一个软集,λ∈P(U),对于∀x∈X,Hλt(x)=H(x)∪λ称为H相对于λ的一个软平移.
定义 10[26] 设(F,A)是A上的软集,(G,B)是B上的软集,若满足:
(a) A⊆B;
(b) ∀x∈A,有F(x)⊆G(x).
则称(F,A)是(G,B)的弱软子集,记作(F,A)
$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{\subseteq }$ (G,B).注 2 显然,若(F,A)
$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{\subseteq }$ (G,B)且(G,B)$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{\subseteq }$ (F,A),则(F,A)=(G,B).定义 11 设X,Y是两个亚BCI-代数,映射f:X→Y,若∀x,y∈X,有f(x*y)=f(x)*f(y),则称f为X到Y的同态.
当f分别是满射、单射、双射时,称f分别是满同态、单同态、同构.
定义 12[21] 设f:X1→X2是一个映射,H1:X1→P(U),H2:X2→P(U)均为软集,∀x1∈X1,x2∈X2,定义
则
$\widetilde{f}$ (H1),f-1(H2)分别是X2和X1上的软集,称$\widetilde{f}$ (H1)为H1的反像,f-1(H2)为H2的原像.定义 13[18] 设X1,X2为两个集合,f:X1→X2是X1到X2的映射,H1是X1上的软集,∀x,y∈X1,当f(x)=f(y)时,有H1(x)=H1(y),则称H1是关于f不变的.
定义 14[18] 设(F,X)是亚BCI-代数X的一个软集合,若∀x∈X,F(x)≠Ø是X的一个子代数,则称(F,X)为通常的亚BCI-代数X上的软亚BCI-代数.
定义 15[18] 设X是亚BCI-代数,H:X→P(U)是一个软集,若∀x,y∈X,满足H(x*y)H(x)∩H(y),则称H是X的一个新型软亚BCI-代数,记为(H,X).
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将参数集赋予亚BCI-代数,得到新型反软亚BCI-代数的概念,并研究它们在软集运算下的相关性质.
定义 16 设X是亚BCI-代数,H:X→P(U)是一个软集,若∀x,y∈X,满足H(x*y)H(x)∪H(y),则称H是X的一个新型反软亚BCI-代数,记为(H,X)A.在不引起混淆的情况下,简称为反软亚BCI-代数,简记为(H,X).
当U=[0, 1]时,相应地就得到反犹豫模糊亚BCI-代数的定义.
定义 17 设X是亚BCI-代数,H:X→P([0, 1])是一个犹豫模糊集,若∀x,y∈X,满足
则称H是X的反犹豫模糊亚BCI-代数.
因此我们获得的反软亚BCI-代数的性质对反犹豫模糊亚BCI-代数也成立(反犹豫模糊代数到目前为止还未见研究).
下面的例子说明新型反软亚BCI-代数的存在性.
例 1 设有初始集合U=X={0,1,2,3},在X上*运算的定义为
由文献[26]知(X,*,0)是亚BCI-代数.又令H:X→P(U),H(0)=Ø,H(1)={1,3},H(2)={0},H(3)={0,1,2},由定义得H是X的反软亚BCI-代数.因为H(1)={1,3}不是X的子代数,所以H不是通常的软亚BCI-代数.又因为H(2*3)=H(0)=Ø不包含H(2)∩H(3)={0},所以H也不是新型软亚BCI-代数.因此反软亚BCI-代数是一个新的代数结构.
由定义16易知,如果H是一个反软亚BCI-代数,则∀x∈X,有H(0)⊆H(x).
定理3 设X1,X2是亚BCI-代数X的两个子代数,H1,H2分别是X1,X2的反软亚BCI-代数,若(H,X1∩X2)=(H1,X1)∪R(H2,X2),则H是X1∩X2的反软亚BCI-代数.
证 因X1,X2是亚BCI-代数X的两个子代数,由定理1知,X1∩X2也是X的子代数. ∀x,y∈X1∩X2,有x*y∈X1,则
所以,H是X1∩X2的反软亚BCI-代数.
定义 18 设(F,X1),(G,X2)是U上的软集,X=X1×X2,且(H,X)=(F,X1)∨(G,X2),规定:HX1:X1→P(U),HX1(x)=
$\mathop \cap \limits_{y \in {X_2}} $ H(x,y),∀x∈X1,则称HX1为(H,X)在X1上的对偶投影.同理可定义(H,X)在X2上的对偶投影HX2.定理4 设(F,X1)和(G,X2)分别是亚BCI-代数X1和X2上的软集,X=X1×X2,且(H,X)=(F,X1)∨(G,X2),
(ⅰ)如果(F,X1)和(G,X2)分别是X1和X2上的反软亚BCI-代数,则(H,X)是X上的反软亚BCI-代数;
(ⅱ)如果(H,X)是X上的反软亚BCI-代数,则(HX1,X1)和(HX2,X2)分别是X1和X2上的反软亚BCI-代数.
证 (ⅰ) X1,X2是两个亚BCI-代数,由定理2知,X1×X2也是亚BCI-代数.∀x,y∈X1×X2,x=(x1,x2),y=(y1,y2),其中xi,yi∈Xi(i=1,2),则
则(H,X)是X上的反软亚BCI-代数.
(ⅱ)∀x,y∈X1,有
所以,(HX1,X1)是X1上的反软亚BCI-代数.同理可证(HX2,X2)是X2上的反软亚BCI-代数.
定义 19 设X是任一参数集,H:X→P(U)是一个软集,λ∈P(U),对于∀x∈X,Hλc(x)=H(x)∩λ称为H相对于λ的一个软压缩.
定理5 设X为亚BCI-代数,H:X→P(U)为一个软集,λ∈P(U),如果H是X的反软亚BCI-代数,则:
(ⅰ) H相对于λ的软压缩Hλc是X的反软亚BCI-代数;
(ⅱ) H相对于λ的软平移Hλt是X的反软亚BCI-代数.
证 (ⅰ) ∀x,y∈X,有
因此,Hλc是X的反软亚BCI-代数.
(ⅱ) ∀x,y∈X,有
因此,Hλt是X的反软亚BCI-代数.
定理6 设X为亚BCI-代数,H:X→P(U)为一个软集,ΣH=U-
$\mathop \cup \limits_{x \in X} $ H(x),如果存在λ⊆ΣH,使得H相对于λ的软平移Hλt是X的反软亚BCI-代数,则H是X的反软亚BCI-代数.证 若存在λ⊆ΣH,使得H相对于λ的软平移Hλt是X的反软亚BCI-代数,则对∀x,y∈X,有
即
∀z∈H(x*y),有z∈H(x*y)∪λ⊆[H(x)∪H(y)]∪λ.因为z∉λ,所以z∈H(x*y),即H(x)∩H(y)⊆H(x*y).
因此,H是X的反软亚BCI-代数.
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本节利用对偶合成运算、反对偶软集及软集的反水平集给出了新型反软亚BCI-代数的等价刻画.
定义 20 设X是亚BCI-代数,(F,X)和(G,X)分别为X的两个软集.定义(F
$ \circ $ G,X)为则(F
$ \circ $ G,X)是X的软集,并称F$ \circ $ G为两个软集的对偶合成.因∀z∈X,z*0=z,于是X中的元素均有分解式x*y=z成立,所以定义20是合理的.
定理 7 设X为亚BCI-代数,H:X→P(U)为一个软集,则H是X的反软亚BCI-代数的充要条件是(H2,X)=(H,X).
证 必要性 ∀z∈X,有
故
又由定理1知
故(H2,X)
$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{\subseteq }$ (H,X),由注2知(H2,X)=(H,X).充分性 若(H2,X)=(H,X),则∀x,y∈X,有
所以H是X的反软亚BCI-代数.
定理 8 设X为亚BCI-代数,则下列结论成立:
(ⅰ) H:X→P(U)为X的反软亚BCI-代数的充要条件是∀u∈U,AH(u)≠Ø为X的一个亚BCI-子代数;
(ⅱ) A:U→P(X)是一个软集,则∀u∈U,A(u)≠Ø为X的一个亚BCI-子代数的充要条件是HA为X的反软亚BCI-代数.
证 (ⅰ)必要性 ∀u∈U,若AH(u)≠Ø,则∀x,y∈AH(u),有u∉H(x)且u∉H(y),故u∉H(x)∪H(y).因H:X→P(U)为X的反软亚BCI-代数,所以H(x*y)⊆H(x)∪H(y),故u∉H(x*y),即x*y∈AH(u),因此AH(u)是X的一个亚BCI-子代数.
充分性 ∀x,y∈X,当H(x)∪H(y)=U时,有H(x*y)⊆H(x)∪H(y);当H(x)∪H(y)≠U时,对∀u∉H(x)∪H(y),有u∉H(x)且u∉H(y),进而x∈AH(u)且y∈AH(u).由AH(u)≠Ø为X的一个亚BCI-子代数,所以x*y∈AH(u),故u∉H(x*y),从而H(x*y)H(x)∪H(y),因此H是X的反软亚BCI-代数.
(ⅱ)必要性 ∀x,y∈X,当HA(x)∪HA(y)=U时,有HA(x*y)⊆HA(x)∪HA(y);当HA(x)∪HA(y)≠U时,对∀u∉HA(x)∪HA(y),有x∈A(u)且y∈A(u).由A(u)≠Ø为X的一个亚BCI-子代数,所以x*y∈A(u),故u∉HA(x*y),从而HA(x*y)⊆HA(x)∪HA(y),因此HA是X的反软亚BCI-代数.
充分性 ∀u∈U,若A(u)≠Ø,则∀x,y∈A(u),有u∉HA(x)且u∉HA(y),故u∉HA(x)∪HA(y).由HA为X的反软亚BCI-代数,有HA(x*y)HA(x)∪HA(y),故u∉HA(x*y),即x*y∈A(u),因此A(u)是X的亚BCI-子代数.
定理 9 设X为亚BCI-代数,H:X→P(U)为软集,则H是X的反软亚BCI-代数的充分必要条件是H的反α-水平集
${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ={x|H(x)⊆α,α∈P(U)}≠Ø为X的子代数.证 必要性 若
${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ≠Ø,∀x,y∈${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ,则H(x)⊆α,H(y)⊆α.由H是X的反软亚BCI-代数,则H(x*y)⊆H(x)∪H(y)⊆α∪α=α,即x*y∈${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ,所以${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ 是X的子代数.充分性 ∀x,y∈X,令H(x)∪H(y)=α,有H(x)⊆α且H(y)⊆α,那么x∈
${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ 且y∈${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ .由${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ≠Ø是X的子代数知x*y∈${{\widetilde{H}}_{\alpha }}$ ,则H(x*z)⊆α=H(x)∪H(y).因此,H是X的反软亚BCI-代数.
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本节给出反软亚BCI-代数的反像与原像的性质.
定理 10 设X1,X2为两个亚BCI-代数,U是初始集合. f:X1→X2为同态映射,H1:X1→P(U),H2:X2→P(U)为两个软集,那么下列结论成立:
(ⅰ)若H1为X1的反软亚BCI-代数,则
$\widetilde{f}$ (H1)为X2的反软亚BCI-代数;(ⅱ)若H2为X2的反软亚BCI-代数,则
$\widetilde{f}$ -1(H2)为X1的反软亚BCI-代数.证 (ⅰ) ∀x2,y2∈X2,若x2或y2没有原像,由反扩张原理知,
$\widetilde{f}$ (H1)(x2)=U或$\widetilde{f}$ (H1)(y2)=U,所以$\widetilde{f}$ (H1)(x2)∪$\widetilde{f}$ (H1)(y2)=U⊇$\widetilde{f}$ (H1)(x2*y2).若x2,y2均有原像,当$\widetilde{f}$ (H1)(x2)∪$\widetilde{f}$ (H1)(y2)=U时,结论显然成立;当$\widetilde{f}$ (H1)(x2)∪$\widetilde{f}$ (H1)(y2)≠U时,∞u∉$\widetilde{f}$ (H1)(x2)∪$\widetilde{f}$ (H1)(y2),有u∉$\mathop \cap \limits_{f\left( x \right) = {x_2}} $ H1(x)且u∉$\mathop \cap \limits_{f\left( x \right) = {y_2}} $ H1(x).故存在x1∈X1,使得f(x1)=x2且u∉H1(x1),且存在y1∈X1,使得f(y1)=y2且u∉H1(y1),因此u∉H1(x1)∪H1(y1).若H1为X1的反软亚BCI-代数,有H1(x1*y1)⊆H1(x1)∪H1(y1),则u∉H1(x1*y1).因f是同态映射,有f(x1*y1)=f(x1)*f(y1)=x2*y2,故u∉$\mathop \cap \limits_{f\left( {{x_1} * {y_1}} \right) = {x_2} * {y_2}} $ H1(x1*y1)=$\widetilde f$ (H1)(x2*y2),即$\widetilde f$ (H1)(x2*y2)⊆$\widetilde f$ (H1)(x2)∪$\widetilde f$ (H1)(y2).(ⅱ)由于H2为X2的反软亚BCI-代数,所以∀x1,y1∈X1,有
故f-1(H2)为X1的反软亚BCI-代数.
定理 11 设X1,X2为两个亚BCI-代数,f:X1→X2为一个满同态映射,H2:X2→P(U)为软集,则H2为X2的反软亚BCI-代数的充要条件是f-1(H2)为X1的反软亚BCI-代数.
证 必要性 由定理10(ⅱ)知结论成立.
充分性 ∀x2,y2∈X2,因为f是满同态映射,所以存在x1,y1∈X1,使得x2=f(x1),y2=f(y1),且x2*y2=f(x1)*f(y1)=f(x1*y1).又因为f-1(H2)是X1的反软亚BCI-代数,所以
故H2为X2的反软亚BCI-代数.
定理 12 设X1,X2为两个亚BCI-代数,U是初始集合. f:X1→X2为一个同态映射,H1:X1→P(U)为软集,且H1是关于f不变的,则H1为X1的反软亚BCI -代数的充要条件是
$\widetilde f$ (H1)为X2的反软亚BCI-代数.证 必要性 由定理10(ⅰ)知结论成立.
充分性 ∀x1,y1∈X1,设f(x1)=x2,f(y1)=y2,因f是同态映射,有
由反扩张原理和H1是f-不变的,有
又因
$\widetilde f$ (H1)为X2的反软亚BCI-代数,所以有因此H1是X1的反软亚BCI -代数.
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本文给出了新型反软亚BCI-代数的新的逻辑结构,运用软集的多种运算研究了它们的一系列基本性质.特别地,当U=[0, 1]时,得到了反犹豫模糊亚BCI-代数的定义及性质,是对当前犹豫模糊代数相应结果的推广.进一步将研究亚BCI-代数的其它新型反软理想.