コンパクト要素

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順序理論において、半順序集合上のある要素が、その要素以上の元を持たない非空有向集合の上限に含まれないとき、コンパクトあるいは有限であるという。

コンパクト性の概念は他にもあり、特に通常の集合論的な意味での「有限」という用語は順序理論においての「有限要素」の概念とは両立しないことに注意。

半順序集合 (P, ≤) 上の要素 c が以下の同値な条件を満たすとき、コンパクト(あるいは有限)と呼ばれる:

  • P の任意の有向部分集合  D に対して、D が上限 sup D を持ち、かつ c ≤ sup D ならば c d を満たす D の元 d が存在する。
  • P の任意のイデアル I に対して、I が 上限 sup I を持ち、かつ c ≤ sup I ならば、cI の元である。

さらに、半順序集合 P結び半束(すなわち、任意の二元の上限が存在する)であるとき、これらの条件は以下の命題と同値である:

  • P の空でない部分集合 S に対して、S が上限 sup S を持ち、かつ c ≤ sup S ならば、c ≤ sup T である S の有限部分集合 T が存在する。

特に、c = sup S のとき、c は有限部分集合 S の上限である。

これらの同値性は、関連する概念の定義から簡単に導かれる。結び半束の場合、有限の(空でない)上限で閉じることによって、任意の集合は同じ上限を持つ有向集合に変換することができることに注意。

有向完備半順序や完備束を考えるときは当然、特定の上限が存在するという追加条件を省くことができる。さらに、有向完備である結び半束は完備束になることに注意(最小元を持たないこともある)。詳細については、完備性英語版を参照。

  • 最も基本的な例は、包含関係によって順序付けられた、ある集合の冪集合を考えることで得られる。これは完備束になり、コンパクト要素は有限集合に一致する。このことから「有限要素」という名前が正当化される。
  • 「コンパクト」という用語は、包含関係により順序付けられた、位相空間開集合の成す束を考慮することで説明される。この順序において、コンパクト要素はコンパクト集合にほかならない。実際、結び半束におけるコンパクト性の条件は、位相空間におけるコンパクト性の条件に直ちに言い換えられる。
  • 半順序集合の最小元は、存在すれば常にコンパクトである。これは唯一のコンパクト要素になりうる。例として実数の単位区間 [0, 1] がある。

代数的半順序集合

応用

参考文献

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