Reziduovaná zobrazení Irina Perfilieva Irina.Perfilieva@osu.cz 1. března 2015
Outline 1 Reziduované zobrazení 2
Izotónní/Antitónní zobrazení Definice Necht A, B jsou uspořádané množiny. Zobrazení f : A B se nazývá izotónní, jestliže x, y A x y f (x) f (y). Zobrazení f : A B se nazývá antitónní, jestliže x, y A x y f (x) f (y). Příklad E, A E. Zobrazení f : P(E) P(E) takové, že f (X ) = X A je izotónní. Zobrazení g : P(E) P(E) takové, že g(x ) = X A, kde X = E \ X je antitónní.
Izotónní/Antitónní zobrazení Definice Necht A, B jsou uspořádané množiny. Zobrazení f : A B se nazývá izotónní, jestliže x, y A x y f (x) f (y). Zobrazení f : A B se nazývá antitónní, jestliže x, y A x y f (x) f (y). Příklad E, A E. Zobrazení f : P(E) P(E) takové, že f (X ) = X A je izotónní. Zobrazení g : P(E) P(E) takové, že g(x ) = X A, kde X = E \ X je antitónní.
Obrazy množin Necht A, B, C, D jsou množiny, B A, D C, f : A C je zobrazení. Obraz f (B) množiny B: f (B) = {y ( b)(b B & y = f (b))}. Inverzní obraz f (D) množiny D: f (D) = {x ( d)(d D & d = f (x))}.
Outline 1 Reziduované zobrazení 2
Dolní množiny Necht (A, ) je uspořádaná množina, B A. Definice dolní množiny B je dolní množina, jestliže platí: Dle domluvy, je dolní množina. Dolní množina ve tvaru se nazývá hlavní. x B & y x y B. x = {y A y x}
Příklad Dolní Množiny Dolní nehlavní množina Necht Q + je množina kladných racionálních čísel. Pak {q Q + q 2 2} je dolní množina, která není hlavní.
Horní množiny Necht (A, ) je uspořádaná množina, B A. Definice horní množiny B je horní množina, jestliže platí: Dle domluvy, je horní množina. Horní množina ve tvaru se nazývá hlavní. x B & y x y B. x = {y A y x}
Věta o izotónním zobrazení Věta Necht (A, ), (B, ) jsou uspořádané množiny, f : A B. Pak následující tvrzení jsou ekvivalentní: 1 f je izotónní, 2 Inverzní obraz každé hlavní dolní množiny v B je dolní množina v A, 3 Inverzní obraz každé hlavní horní množiny v B je horní množina v A,
Důkaz Věty o izotónním zobrazení 1 2 Necht f je izotónní, y B a f (y ) = D, D. Necht z D, tj. f (z) y. Pak pro každé t z platí: t z f (t) f (z) y, odkud f (t) y, tj. t D a tím pádem, D je dolní množina v A.
Důkaz Věty o izotónním zobrazení 2 1 Pro každé x A platí: x f (f (x) ). Dle předpokladu, f (f (x) ) je dolní množina v A. Odsud pro t x platí: t f (f (x) ), tj. f (t) f (x). To znamená, že f je izotónní. 1 3 Důkaz vyplývá z předchozího a principu duality.
Důkaz Věty o izotónním zobrazení 2 1 Pro každé x A platí: x f (f (x) ). Dle předpokladu, f (f (x) ) je dolní množina v A. Odsud pro t x platí: t f (f (x) ), tj. f (t) f (x). To znamená, že f je izotónní. 1 3 Důkaz vyplývá z předchozího a principu duality.
Věta o reziduovaném zobrazení Věta Necht (A, ), (B, ) jsou uspořádané množiny, f : A B. Pak následující tvrzení jsou ekvivalentní: Inverzní obraz každé hlavní dolní množiny v B je hlavní dolní množina v A, tj. ( y B)(( x A)(f (y ) = x ) f je izotónní a existuje izotónní zobrazení g : B A, že g f id A, f g id B.
Důkaz Věty o Reziduovaném zobrazení 1 2 Podle Věty o izotónním zobrazení f je izotónní. Tvrzení 1 formálně: ( y B)( x A)(f (y ) = x ), přičemž x je definovan jednoznačně. Odsud lze definovat g : B A tak, že g(y) = x. Protože f je izotónní, pak g je izotónní taktež. Pro y B, g(y) g(y) = x = f (y ) f (g(y)) y f g id B. Pro x A, x f (f (x) ) = g(f (x)) x g(f (x)) id A g f.
Důkaz Věty o Reziduovaném zobrazení 2 1 Na jedné straně, f (x) y g(f (x)) g(y) x g(f (x)) g(y). Na druhé straně, x g(y) f (x) f (g(y)) f (x) f (g(y)) y. Odsud, f (x) y tehdy a jen tehdy, kdy x g(y), což znamená, že x f (y ) x (g(y) ), tj. f (y ) = g(y).
Reziduované zobrazení Definice Zobrazení f : A B, které splňuje jednu ze dvou ekvivalentních vlastností uvedených ve Větě o Reziduovaném zobrazení se nazývá reziduované. Poznámka (Cvičení) Je-li f : A B reziduované, pak izotónní zobrazení g : B A (z definice výše) je jednoznačně určeno. Označení. g = f + a se nazývá reziduum f.
Reziduované zobrazení Definice Zobrazení f : A B, které splňuje jednu ze dvou ekvivalentních vlastností uvedených ve Větě o Reziduovaném zobrazení se nazývá reziduované. Poznámka (Cvičení) Je-li f : A B reziduované, pak izotónní zobrazení g : B A (z definice výše) je jednoznačně určeno. Označení. g = f + a se nazývá reziduum f.
Charakterizace rezidua. Příklady Vyjádření rezidua f : A B je reziduované, právě když pro každé y B platí: f + (y) = max f (y ) = max{x A f (x) y}. Příklady (Cvičení) Je-li f : N 2N, přičemž f (n) = 2n, pak f je reziduované s reziduem f + (2m) = max{n N 2n 2m} = m. Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je reziduované s reziduem λ + E (Y ) = max{x A λ E (X ) = X E Y } = Y E.
Charakterizace rezidua. Příklady Vyjádření rezidua f : A B je reziduované, právě když pro každé y B platí: f + (y) = max f (y ) = max{x A f (x) y}. Příklady (Cvičení) Je-li f : N 2N, přičemž f (n) = 2n, pak f je reziduované s reziduem f + (2m) = max{n N 2n 2m} = m. Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je reziduované s reziduem λ + E (Y ) = max{x A λ E (X ) = X E Y } = Y E.
Charakterizace rezidua. Příklady Vyjádření rezidua f : A B je reziduované, právě když pro každé y B platí: f + (y) = max f (y ) = max{x A f (x) y}. Příklady (Cvičení) Je-li f : N 2N, přičemž f (n) = 2n, pak f je reziduované s reziduem f + (2m) = max{n N 2n 2m} = m. Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je reziduované s reziduem λ + E (Y ) = max{x A λ E (X ) = X E Y } = Y E.
Věty o kompozicích 1.Věta o kompozicích Je-li f : A B reziduované, pak f f + f = f, f + f f + = f +. Důkaz. f je izotónní a f + f id A, jedné straně, f f + id B. Pak na Na druhé straně f f + f = f (f + f ) f id A = f. f f + f = (f f + ) f id B f = f.
Věty o kompozicích 1.Věta o kompozicích Je-li f : A B reziduované, pak f f + f = f, f + f f + = f +. Důkaz. f je izotónní a f + f id A, jedné straně, f f + id B. Pak na Na druhé straně f f + f = f (f + f ) f id A = f. f f + f = (f f + ) f id B f = f.
Věty o kompozicích 2.Věta o kompozicích Jsou-li f : A B a g : B C reziduovaná, pak (g f ) : A C je reziduované a (g f ) + = f + g +. Důkaz. g f a f + g + jsou izotónní. Pak na jedné straně, (f + g + ) (g f ) f + id A f = f + f id A. Na druhé straně (g f ) (f + g + ) g id B g + = g g + id B.
Věty o kompozicích 2.Věta o kompozicích Jsou-li f : A B a g : B C reziduovaná, pak (g f ) : A C je reziduované a (g f ) + = f + g +. Důkaz. g f a f + g + jsou izotónní. Pak na jedné straně, (f + g + ) (g f ) f + id A f = f + f id A. Na druhé straně (g f ) (f + g + ) g id B g + = g g + id B.
Pologrupa reziduovaných zobrazení Množina Res A reziduovaných zobrazení f : A A tvoří pologrupu, stejně jako množina Res + A reziduovaných zobrazení f + : A A.
Outline 1 Reziduované zobrazení 2
Uzávěr a duální uzávěr Definice Izotónní zobrazení f : A A je uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, duálním uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, Příklady Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). µ E : P(A) P(A) kde µ E (X ) = X E je duální uzávěr na P(A).
Uzávěr a duální uzávěr Definice Izotónní zobrazení f : A A je uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, duálním uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, Příklady Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). µ E : P(A) P(A) kde µ E (X ) = X E je duální uzávěr na P(A).
Uzávěr a duální uzávěr Definice Izotónní zobrazení f : A A je uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, duálním uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, Příklady Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). µ E : P(A) P(A) kde µ E (X ) = X E je duální uzávěr na P(A).
Uzávěr a duální uzávěr Definice Izotónní zobrazení f : A A je uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, duálním uzávěrem na A, jestliže f = f 2 id A, Příklady Je-li A množina a E A, pak λ E : P(A) P(A) kde λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). µ E : P(A) P(A) kde µ E (X ) = X E je duální uzávěr na P(A).
Reprezentace uzávěru Věta o reprezentaci Je-li A je uspořádaná množina, pak f : A A je uzávěr, právě když existuje uspořádaná množina B a reziduované zobrazení g : A B takové, že f = g + g. Cvičení. Dokázat postačující podmínku. Pevné body Je-li f : A A je uzávěr a x Im f, pak x = f (y) pro nějaké y A. Dále, f (x) = f 2 (y) = f (y) = x. Odsud, každé x Im f je pevným bodem f. Příklad. Je-li A množina a E A, pak λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). Každá množina X P(A) taková, že E X, je pevným bodem λ E.
Reprezentace uzávěru Věta o reprezentaci Je-li A je uspořádaná množina, pak f : A A je uzávěr, právě když existuje uspořádaná množina B a reziduované zobrazení g : A B takové, že f = g + g. Cvičení. Dokázat postačující podmínku. Pevné body Je-li f : A A je uzávěr a x Im f, pak x = f (y) pro nějaké y A. Dále, f (x) = f 2 (y) = f (y) = x. Odsud, každé x Im f je pevným bodem f. Příklad. Je-li A množina a E A, pak λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). Každá množina X P(A) taková, že E X, je pevným bodem λ E.
Reprezentace uzávěru Věta o reprezentaci Je-li A je uspořádaná množina, pak f : A A je uzávěr, právě když existuje uspořádaná množina B a reziduované zobrazení g : A B takové, že f = g + g. Cvičení. Dokázat postačující podmínku. Pevné body Je-li f : A A je uzávěr a x Im f, pak x = f (y) pro nějaké y A. Dále, f (x) = f 2 (y) = f (y) = x. Odsud, každé x Im f je pevným bodem f. Příklad. Je-li A množina a E A, pak λ E (X ) = X E je uzávěr na P(A). Každá množina X P(A) taková, že E X, je pevným bodem λ E.