集合域

在集合代数中,,或者代数,是指一种有序对\,(\Omega,\mathcal{F})\,,其中 \Omega 是集合,\,\mathcal{F}\, 是由集合 \Omega 的一些子集构成的一种集类,它满足 \Omega 自身是它的元素,且对加法(有限并)封闭和乘法(有限交)及逆(余集)运算封闭。在这样的集类中,空集类似于 0,因为和它相加(并)的任何集合结果还是自身;全集相当于 1,因为和它相乘(交)的任何集合还是自身。

也可把满足上述条件的集类\,\mathcal{F}\,称为代数

定义
非空集类 \mathcal{F} \subseteq \mathcal{P}(\Omega) 若满足以下条件:

:# \Omega \in \mathcal{F};
:# \forall A,B\in \mathcal{F},A\cup B\in \mathcal{F} ,A\cap B\in \mathcal{F}(对有限并、有限交封闭);
:# \forall A\in \mathcal{F},A^{c}\in \mathcal{F}(对补集运算封闭).

则称其为 \Omega 上的一个代数

或者可以把代数定义为有元素 \Omega 和空集、对有限交(或有限并)和余集运算封闭的 \Omega 的子集类,这两者是等价的。

性质
无论从哪个定义出发,利用德摩根定律和集合交与并运算的分配律,都可列出代数具有如下性质:空集和全集是它的元素、对有限并和有限交封闭、对补集运算封闭、对差集运算封闭。

一个代数也一定是一个环。用可列不交并封闭一个代数,将得到一个σ-代数,而后者是数学严格化测度论与概率论非常重要的一种集类。

其中用可列不交并封闭一个代数 \mathcal{F} 得到的新集类定义是:

:\mathcal{F}_{\sum\! f}:=
\left\{ A | A = \sum_{i=1}^n A_{i},A_{i}\in \mathcal{F},i\neq j \Rightarrow A_{i}\cap A_{j} = \emptyset,i,j = 1,2,\cdots \right\}

其他定义

  • \,\mathcal{F}\, 是 \Omega 的幂集布尔代数的子代数。在明确上下文时,亦称 F 为集合域。
  • \Omega 的元素称为,而 \,\mathcal{F}\, 的元素称为复形

集合域在布尔代数的表示理论中扮演中心角色。所有布尔代数都可以被表示为集合域。

参见

  • 内部代数

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  • Stone布尔代数表示定理

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  • 布尔环

参考

  • Goldblatt, R., Algebraic Polymodal Logic: A Survey, Logic Journal of the IGPL, Volume 8, Issue 4, p. 393-450, July 2000
  • Goldblatt, R., Varieties of complex algebras, Annals of Pure and Applied Logic, 44, p. 173-242, 1989

*

  • Naturman, C.A., Interior Algebras and Topology, Ph.D. thesis, University of Cape Town Department of Mathematics, 1991

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