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順序同型とブール代数 基本演習md 917a4dc
exercise/math/discrete-math/order-isomorphisms-and-boolean-algebras.exercise.n.md

順序同型じゅんじょどうけいorder isomorphismとブール代数だいすうBoolean algebra 基本きほん演習えんしゅう

document_iddoc_fb2e42622fe06062a61d1927c9dc4aa3title順序同型とブール代数 基本演習type問題演習content_typeexercisedate2026-07-01categorymathdescription順序保存写像、順序同型、鎖、反鎖、ド・モルガンの法則の基本演習。prerequisites半順序関係 / 順序同型と整列順序 / 束の基本 / ブール代数の基本relateddata/lecture/math/discrete-math/discrete-mathematics-portal.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/partial-and-total-orders.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/order-isomorphisms-and-well-orders.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/lattice-basics.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/boolean-algebra-basics.lecture.n.md

2問題もんだい1:順序保存写像じゅんじょほぞんしゃぞうorder-preserving mapを確認かくにんする

P={1,2,3}、Q={2,4,6} を通常つうじょうの大小だいしょうで順序じゅんじょづける。f:P→Q を f(x)=2x とする。f は順序保存写像じゅんじょほぞんしゃぞうorder-preserving mapか。

2.1解答かいとう

x[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]y なら 2x[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]2y である。したがって f(x)[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]f(y) であり、f は順序保存写像じゅんじょほぞんしゃぞうorder-preserving mapである。

2.2解説かいせつ

順序保存写像じゅんじょほぞんしゃぞうorder-preserving mapでは、大小だいしょうの向むきが保たもたれるかを見みる。値あたいの差さが保存ほぞんされる必要ひつようはない。

順序保存写像じゅんじょほぞんしゃぞうorder-preserving mapでは、差さや比ひが保存ほぞんされるかではなく、x[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]y から f(x)[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]f(y) が必かならず従したがうかを確認かくにんする。

3問題もんだい2:鎖くさりchainと反鎖はんくさりantichainを判定はんていする

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"mathcal\")")]P({1,2,3}) を包含ほうがんinclusionで順序じゅんじょづける。次つぎの集合族しゅうごうぞくは鎖くさりchainか、反鎖はんくさりantichainか。

{{1},{1,2},{1,2,3}}
{{1},{2},{3}}

3.1解答かいとう

最初さいしょの集合族しゅうごうぞくでは

{1}⊆{1,2}⊆{1,2,3}

なので鎖くさりchainである。

二ふたつ目めの集合族しゅうごうぞくでは、異ことなる 1 元げん集合しゅうごうどうしは互たがいに包含ほうがんしない。したがって反鎖はんくさりantichainである。

3.2解説かいせつ

包含順序ほうがんじゅんじょinclusion orderでは、要素数ようそすうの大小だいしょうだけでなく、実際じっさいに含ふくまれている元げんelementを比較ひかくする必要ひつようがある。

鎖くさりchainかどうかは任意にんいの 2 元げんが比較ひかくできるかで判定はんていし、反鎖はんくさりantichainかどうかは異ことなる 2 元げんが比較不能ひかくふのうかで判定はんていする。要素数ようそすうだけではなく、実際じっさいの包含ほうがんを見みる。

4問題もんだい3:ド・モルガンの法則De Morgan's lawsを使つかう

全体集合ぜんたいしゅうごうを U={1,2,3,4,5}、A={1,2,3}、B={3,4} とする。U∖(A∩B) と (U∖A)∪(U∖B) を求もとめ、一致いっちを確認かくにんせよ。

4.1解答かいとう

A∩B={3} なので、

U∖(A∩B)={1,2,4,5}

である。また

U∖A={4,5},U∖B={1,2,5}

なので、

(U∖A)∪(U∖B)={1,2,4,5}

である。両者りょうしゃは一致いっちする。

4.2解説かいせつ

ド・モルガンの法則De Morgan's lawsは、補集合ほしゅうごうcomplementが共通部分きょうつうぶぶんintersectionを和集合わしゅうごうunionへ変かえることを表あらわす。全体集合ぜんたいしゅうごう U を固定こていしないと補集合ほしゅうごうcomplementは定さだまらない。

5証明しょうめい演習えんしゅう:補元ほげんcomplementの一意性いちいせいuniqueness

5.1問題もんだい

ブール代数だいすうBoolean algebraで、ある元げん x の補元ほげんcomplementが一意いちいであることを証明しょうめいせよ。

5.2解答かいとう

y,z がどちらも x の補元ほげんcomplementだとする。すると x∧y=0、x∨y=1、x∧z=0、x∨z=1 である。

y=y∧1=y∧(x∨z)=(y∧x)∨(y∧z)=0∨(y∧z)=y∧z[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]z

同おなじ議論ぎろんで z[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"le\")")]y である。よって反対称性はんたいしょうせいantisymmetryより y=z である。

5.3解説かいせつ

補元ほげんcomplementの一意性いちいせいuniquenessは、ド・モルガンの法則De Morgan's lawsを証明しょうめいするときの土台どだいになる。

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