树(tree)在集合论中是一类具有树状结构的偏序集,其特点是:每个元素的所有前驱(即小于该元素的元素)构成一个良序集。这一概念与图论中的树密切相关,但在集合论中有着更广泛和抽象的形式。
定义
设 \langle S, R \rangle 为一个偏序结构(即 R 是 S 上的偏序关系)。若它满足以下条件:
对任意 x \in S,集合
:A(x) = \{ y \in S \mid y R x \}
对于关系 R 是三歧的(即任意两个元素均可比较)、传递的,并且 A(x) 的任意非空真子集都存在极小元——换言之,\langle A(x), R \rangle 是一个良序结构——
则称该偏序结构 \langle S, R \rangle 为树。
等价地,一棵树可以定义为一个偏序集 \langle T, ,使得对每个 t \in T,集合
:\{ s \in T \mid s
在关系 下是良序的。
基本概念
高度
设 \langle S, R \rangle 为一棵树。对任意元素 x \in S,与集合 A(x) = \{ y \in S \mid y R x \} 序同构的唯一序数称为 x 在树中的高度,记为 \operatorname{ht}(x)。
对于每个序数 \alpha,集合
:T_\alpha = \{ x \in S \mid \operatorname{ht}(x) = \alpha \}
称为树的第 \alpha 层(\alpha-th level)。使得 T_\alpha = \varnothing 的最小序数 \alpha 称为树的高度。
根
高度为 0 的元素称为树的根(root)。在集合论树的研究中,通常假定树只有一个根(单根树),因为许多问题可以简化到这种情况。
分支
树的一条分支(branch)是指树中的一个极大链(maximal chain),即分支中任意两个元素都可比,且树中任何不在该分支中的元素都与分支中至少一个元素不可比。分支的长度是与该分支序同构的序数。
特殊类型的树
\kappa-树
设 \kappa 为一个基数。若一棵树的高度为 \kappa,且每一层的大小都小于 \kappa,则称该树为 \kappa-树(\kappa-tree)。
\kappa-树在组合集合论和力迫理论中具有重要地位。例如,Suslin 树 便是一类特殊的 \omega_1-树。
子树
若 \langle T', 是一棵树,且 T' \subseteq T,并且 T' 上的序关系与 T 上的序关系一致,则称 \langle T', 为 \langle T, 的子树(subtree)。
与图论中树的关系
集合论中的树与图论中的树有着密切联系。若一棵集合论树是单根的,则可以通过以下两种方式之一将其视为图论意义下的有根树:
将偏序集的哈塞图(Hasse diagram)视为无向图;
直接将偏序集的基础图视为无向图。
不过,集合论中的树允许无限长度和无限分支,因此比图论中的树更为一般。
树的高度
若为树,那么对于s中任一元素,与集合A(x)={y∈s丨yRx}同构的序数被称为x在树中所处的高度,记为ht(x)。
我们把集合T(a)={x∈s丨ht(x)=a}称为树的a层,而满足T(a)=∅的最小序数便被称为「树的高度」。
參考文獻
评论 (0)