Dilworth定理證明

2021-09-11 07:11:16 字數 1035 閱讀 3607

設偏序集s。s能劃分成的最少的全序集的個數為k,s的最大反鏈的元素個數為m。

1. 先證明k>=m。設反鏈a=。假設k2. 再證明k=m。用第二數學歸納法。

設全序集s中有m個元素。

(1)當m=0和m=1時,對於命題結論顯然成立。

(2)假設m設x為s中的乙個極大元。考慮s'=s-這個偏序集。由於|s'|那麼對於任意乙個ai,ai的元素必定是k條鏈上,每條鏈取乙個元素。設為ai1,ai2,...,aik。

那麼我們考慮集合b= =。 這個集合一定也是一條反鏈。(用反證法很容易證明:假設存在兩個元素bi,bj(i(雖然最小鏈劃分的情況很多,可能存在bi和bj可比,但是bi和bj不可比一樣可以實現最小鏈劃分,因為如果bi與bj可比的話,那麼bi和bj是可以在同一條鏈當中)

現在考慮加入元素x的集合s。乙個顯然的事實是,加入乙個極大元,不可能讓劃分的最少鏈個數更少,但是也不能讓鏈的個數增加2及以上(否則肯定不滿足最少鏈)(這是因為元素x本身也可以組成一條鏈,所以最小鏈劃分最多只能多一)。也不能讓反鏈的最大長度更小。

分兩種情況:

①如果x這個極大元與b中每個元素都不可比。那麼考慮b∪,就是乙個長度為k+1的反鏈。那麼最少能劃分的鏈的個數至少是k+1。而加入乙個元素,鏈的條數至多增加1。因此,鏈的最少條數就是k+1。這樣,對於這種情況,命題對於m=n時也成立了。

②如果x與b中的某個元素可比,假設x與bi可比,那麼顯然x>=bi:

考慮集合 d=∪(這裡的指的的是r條長度為k的反鏈與包含bi的鏈的交集)。d顯然也是一條鏈。 現在考慮s''=s-d這個集合。由於每個長度為k的鏈都被我們抽掉了乙個元素,所以集合s''不會有長度為k的反鏈了,而長度為k-1的反鏈顯然是存在的(按照原來的構造)。由歸納假設,s''最少能劃分成的鏈也是k-1。不妨設劃分為了c'1,c'2,...,c'k-1。

那麼,我們對s就構造出了k條鏈的情況:c'1,c'2,...,c'k-1,d。

所以反鏈的長度最大為k了。而去掉x就已經可以構造出長度為k的反鏈,因此s的最大反鏈至少是k。因此最大反鏈就是k。

至此,證明結束。

參考文獻:

狄爾沃斯定理(Dilworth定理)

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