Erceg伪度量连续性公理及其基本球的关系的研究
The Researches of the Continuous Axiom of Erceg’s Pseudo-Metric and the Relationships between Its Basic Spheres
摘要: 该文通过对Erceg-Peng公理与经典度量公理进行比较,证明了它的诱导拓扑与Erceg-Peng度量公理的连续性条件没有本质的联系,并且还进一步给出Erceg-Peng的一些基本球之间的一些相互关系。
Abstract: In this paper, by comparing the axioms of Erceg-Peng metric and classical metric, we have proved that there is no intrinsic relationship between the topology induced by Erceg metric and the con-tinuous condition in its axioms, and further given some relationships of several types of basic spheres in Erceg-Peng’s pseudo-metric.
文章引用:陈鹏, 胡志娟, 杨晓, 金梦洁, 刘磊磊, 田志钢. Erceg伪度量连续性公理及其基本球的关系的研究[J]. 应用数学进展, 2015, 4(2): 209-216. http://dx.doi.org/10.12677/AAM.2015.42026

1. 引言和预备

自从Erceg M.A.在文献[1] 中引入伪度量概念以来,格上度量理论已取得了很大的发展 [1] - [7] 。Erceg M.A.的伪度量定义是基于集合间的Hausdorff距离而引入的 [8] 。

为了研究Erceg度量,本文从另一个角度通过对Erceg-Peng度量公理与一般拓扑学中度量公理进行比较,我们猜测Erceg-Peng度量公理的连续性条件对它的诱导拓扑没有本质的影响,从而,从拓扑学角度出发,Erceg度量公理可以进行简化,为了证明这种猜测,我们先列出一般拓扑学中公理如下:

定义1.1 [9] 设是一个不空集合,一个伪拟度量(简称p.q.度量)是一个映射满足下列条件:

(A1),如果,那么

(A2)

一个p.q.度量称为伪度量(简称p.度量),如果还满足:

(A3)

除(A1),(A2),(A3)外,如果还满足:

(A4),则

那么称是在上的一个度量。

由于Erceg度量的定义较为复杂且直观意义不明显,鉴于此,1992年,彭育威在文 [5] 中最先给出了Erceg伪度量的点式意义的简化形式定义如下:

定义1.2 [5] 格上的Erceg-Peng伪拟度量(简称Erceg-Peng p.q.度量)就是满足下列条件的函数

(B1),如果,那么

(B2)

(B3)

一个Erceg-Peng伪拟度量被称为Erceg-Peng伪度量,如果还满足下列条件:

(B4)使得使得

除(B1),(B2),(B3)和(B5)外,如果还满足下列条件:

(B5),如果

那么称是在上的一个Erceg-Peng度量。

在Erceg-Peng度量公理中,如去掉(B3),显然定义1.1就是定义1.2的特殊形式。其中(B1),(B2),(B5)分别是(A1),(A2)和(A4)的推广,(B1),(B5)分别与(A1),(A4)的差异是由于上带有序的结构;(B4)体现了完全分配格的对合对应的性质,它是(A3)的推广。

通过比较,发现在定义1.1中没有条件与(B3)对应,由此我们猜测:在Erceg-Peng度量公理中的条件(B3)对它所诱导的拓扑没有实质的作用,即去掉(B3),这将不会改变它所诱导的基本拓扑性质。为了证明这种猜测的正确,现给出一些必要的定义和引理。

定义1.3设是一个映射。且对,定义映射为:。另外还分别定义映射使得且当时,

引理1.4 设是映射,则

证明:如,则结论显然。不妨设。根据的定义知。因此。反过来,设,则,从而使得。根据的定义可得,所以。由此得,由的任意性知。综述命题得证。

引理1.5 如果映射满足(B4),则

证明:设。对每个(也就是),(也就是,根据(B4),使得。由此有,(否则,存在使并且,但从定义,有,因此,再根据,矛盾)。这表明只要就有,因此,即。所以

反过来,设,则,即使得。根据(B4),知使得。所以。由,因此有。根据,即。这就是说只要就有,因而可得,即。综上所述,命题得证。

引理1.6 如果映射满足(B4),则

证明 由引理1.4,引理1.5和DeMorgan对合律可得下面等式:

引理1.7 设是一个满足(B1),(B2)和(B4)的映射,则为,有下列结论:

1)

2)

3)

4)

5)

证明 1)和2)是显然的。

3) 由。再根据引理1.5显然。

4) 由引理1.6得。

5) 从3)和4)有,因而(5)获得证明。

定义1.8 设是一个满足(B1),(B2)和(B4)的映射,对每个,定义一个映射使得

注1.9 首先,在这定义中,如果,那么演变为,这与前面引理1.6结论相一致,这说明如此定义是有意义且与定理1.6不矛盾。其次,根据引理1.6和定义1.3,对每个,可得。因此在本文后面的论述和证明中,对它们两者不加区别,等同看待。

在本文我们规定:表示一个具有逆序对合对应“”的完全分配格,简称fuzzy格;中所有非-既约元(也被称为点)的集合记为(或);中每个元都有一个最大极小集用表示,且易见也是的一个极小集,当且仅当,这里恰是上的way below关系 [4] [10] ;定义域是值域是的映射定义为,另外,规定。其它未声明的概念与符号请参考文献 [10] 。

2. Fuzzy p-度量及与Erceg’s伪度量的关系

定理2.1 如果是一个满足(B1),(B2)和(B4)的映射(称p是L上的一个Fuzzy p-度量),则有下列结论:

(D1)

(D2)

(D3)

(D4)

(D5)

证明. 根据引理1.7,命题显然成立。

定理2.2 如果p是一个满足(B1),(B2)和(B4)的映射,那么,有如下结论:

1)是一个在上的拓扑基,记这个拓扑为

2)

3)

证明. 根据定理2.1和文[4] 中的主要结论得命题成立。

推论2.3 设p是满足(B1),(B2)和(B4)的映射,则:

1)

2)

3)

因此,如果是一个满足(B1),(B2)和(B4)的映射,则根据定理2.1和定理2.2知:由这组(D1)~(D5)条件按定义获得一个Erceg伪度量并且,这里。梁基华曾经在文 [4] 中给出的与之满足(D1)~(D5)映射相对应的那个Erceg伪度量只不过是满足这组给定的(D1)~(D5)的所有映射组成的代表类其中的一个特定代表而已。

3. Erceg伪度量函数的简化

本节在Erceg-Peng伪度量基础上对它的度量函数做进一步的简化。

定理3.1 一个映射上的Erceg伪度量当且仅当满足条件(B1),(B2),(B4)和下面(B3)*

(B3)*

证明 设是Erceg伪度量,则满足(B1),(B2)和(B4),下证满足(B3)*由于

因此,有。由此利用

从而。因此满足(B3)*

反之,满足(B1),(B2),(B3)*和(B4)下证满足(B3)。如果,则有,由引理1.6和极小集的保并知使得。于是。因此有。由的任意性有。也就是如就有,因此

.

其次,,由(B1)和(B2)得。于是,因满足(B3),所以,因此是Erceg伪度量。证毕。

定义3.2 设是一个从的映射。,定义映射如下:,称的闭邻域映射簇(简称C-nbd簇)。

定理3.3 设映射满足(B1)和(B2)。则

证明 假设,那么。因此。反过来,,有。取使得。于是,从。因此

定理3.4 设上的Erceg伪拟度量,

证明 只须证明。取。那么使得。由满足(B1)和(B2)可知。因此由(B3)*

注意:由于我们对Erceg度量进行了简化,因此一个映射如果满足(B1),(B2)和(B3)*,(B4)和(B5),则我们也习惯地称是Erceg伪拟度量(Erceg度量)。这和前面Erceg伪拟度量定义有一点差别。因为(B3)*代替(B3)的简化是借助于(B4),但这里如此称呼是与(B4)无关,不过它们的区别是显然的,在论述和证明中体现,一目了然,因而这不影响后面涉及的有关论述和证明。

定理3.5 设上的Erceg伪度量,则它的闭邻域映射簇满足下面条件:

(R1)

(R2)

(R3)

(R4)

证明 (R1) 这能够被获得从定理3.4和(B1)。

(R2) 根据的定义,这能够被获得从定理3.4和(B2)。

(R3) 由。可证。

(R4) 根据(B4)和定理3.3易得(B4)。

定理3.6 设映射簇满足(R1)-(R4),定义映射如下:

,

上的一个Erceg伪度量,且的闭邻域映射簇恰是

证明 首先证明下列结果: (1)。

根据定义和(R3),是显然的。反过来,让.,根据的定义有。由(R3)知

(B1) 能够从(R1)获得。

(B2) 假设那么。因此。从(R2)知道,由此. 即

(B3) 由:可得。

(B4) 从(R2)和定理3.3可得。

最后,的闭邻域映射簇恰好是,这可由定理3.4和(1)得。证毕。

在一个Erceg伪度量里,由引理1.7知有成立。受此启发,我们断言在Erceg伪度量里,其它基本球也有相似性质。现给出下列几个结果。

定理3.7 设p是Erceg伪度量,则

证明 因为,由,得,另外根据定理3.5中(R3)可得,从而命题成立。

定理3.8 如果,p是一个Erceg伪度量,那么

1)

2)

证明 1)显然。另一方面,取使得。根据(B1)和(B2)有。取使得.那么有。这显示

2) 显然,让。从(B1)和(B2),可得到。如果,那么有为每个,这暗示。因此。这是一个矛盾。因此,。从而

定理3.9 如果是一个Erceg伪度量,那么

1)

2)

证明 1)显然。反过来,假设,那么对每个,我们有。从(B1)和(B2) 可得,所以。从而。由此

2) 如果,那么对每个。因此。从(1),我们有。又因为。从引理1.7和定理3.7,我们可知

定理3.10 如果是一个Erceg伪度量,那么

1)

2)

证明 1)显然。反过来,让,那么对每个,我们有,那蕴含,由此。因此。从而

2) 显然。其次,如果,那么。因此我们有

定理3.11 设是Erceg伪度量,则

证明 假设。根据定理3.8知使得。由此得。假如,那么对每个,也就是,。因此,存在使得。因此。根据(B2),存在使得。让。那么,即。因为蕴含。所以得,也就是。因此,存在使。又根据(B3)*。这矛盾,这显示。另一方面,假设。那么使得。所以对每个。对每个(也就是),根据(B4)存在,使得。因此有。再由于,所以有(即)。这可推。根据定理3.7可得。由获得。因此。所以,

定理3.12 假设是Erceg伪度量。那么

证明 首先,证明。假设。那么由极小集性质知使得,也就是。这显示对每点,存在使得,由此可推出。取。从(B4)可知存在使得。让,那么,也就是。这显示只要就有,因此得(也就是,)。根据,知存在使得。根据(B1)和(B2),得到。因是任意的,所以,由此有。这显示

其次,证明,也就是,。假设。那么对每个,知使得,由此。现证明。假如。那么。取且使得,则可知。根据(B4)知存在使得,这矛盾。因此。由此,再根据及(R3)有,命题得证。

参考文献

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