~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Arc.Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Номер скриншота №:
✰ ECD61A681E819C261CC78F9184755443__1707808740 ✰
Заголовок документа оригинал.:
✰ Filter (mathematics) - Wikipedia ✰
Заголовок документа перевод.:
✰ Фильтр (математика) — Википедия, бесплатная энциклопедия ✰
Снимок документа находящегося по адресу (URL):
✰ https://en.wikipedia.org/wiki/Filter_(mathematics) ✰
Адрес хранения снимка оригинал (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/ec/43/ecd61a681e819c261cc78f9184755443.html ✰
Адрес хранения снимка перевод (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/ec/43/ecd61a681e819c261cc78f9184755443__translat.html ✰
Дата и время сохранения документа:
✰ 11.06.2024 01:49:15 (GMT+3, MSK) ✰
Дата и время изменения документа (по данным источника):
✰ 13 February 2024, at 10:19 (UTC). ✰ 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Сервисы Ask3.ru: 
 Архив документов (Снимки документов, в формате HTML, PDF, PNG - подписанные ЭЦП, доказывающие существование документа в момент подписи. Перевод сохраненных документов на русский язык.)https://arc.ask3.ruОтветы на вопросы (Сервис ответов на вопросы, в основном, научной направленности)https://ask3.ru/answer2questionТоварный сопоставитель (Сервис сравнения и выбора товаров) ✰✰
✰ https://ask3.ru/product2collationПартнерыhttps://comrades.ask3.ru


Совет. Чтобы искать на странице, нажмите Ctrl+F или ⌘-F (для MacOS) и введите запрос в поле поиска.
Arc.Ask3.ru: далее начало оригинального документа

Фильтр (математика) — Википедия, бесплатная энциклопедия Jump to content

Фильтр (математика)

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Решетка набора степеней набора {1, 2, 3, 4} , верхний набор ↑{1, 4} окрашен в темно-зеленый цвет. Это верхнее множество является фильтром и даже главным фильтром . Это не ультрафильтр , поскольку включение светло-зеленых элементов расширяет его до более крупного нетривиального фильтра ↑{1} . Поскольку последний не может быть продолжен, ↑{1} является ультрафильтром.

В математике фильтр фильтр или порядка — это специальное подмножество ( частично упорядоченного набора poset), описывающее «большие» или «возможные» элементы. Фильтры появляются в теории порядка и решётки , а также в топологии , откуда они происходят. Понятие , двойственное фильтру, является идеалом порядка .

К особым случаям фильтров относятся ультрафильтры , которые представляют собой фильтры, которые нельзя увеличить, и описывают неконструктивные методы математической логики .

Фильтры на множествах были введены Анри Картаном в 1937 году. Николя Бурбаки в своей книге «Общая топология » популяризировал фильтры как альтернативу Э.Х. Мура и Германа Л. Смита понятию сети 1922 года ; Фильтры порядка обобщают это понятие от частного случая степенного множества включения на произвольные частично упорядоченные множества . Тем не менее, теория степенных фильтров сама по себе сохраняет интерес, отчасти благодаря существенным приложениям в топологии .

Мотивация [ править ]

Исправьте частично упорядоченный набор (poset)   P . Интуитивно понятно, что фильтр F — это подмножество P , членами которого являются элементы, достаточно большие, чтобы удовлетворять некоторому критерию. [1] Например, если x P , то набор элементов выше x представляет собой фильтр, называемый основным фильтром в точке x . (Если x и y являются несравнимыми элементами P , то ни главный фильтр в x и y не содержится в другом.)

Аналогично, фильтр на множестве S содержит те подмножества, которые достаточно велики, чтобы содержать некоторую заданную вещь . Например, если S действительная линия и x S , то семейство множеств, включающее x внутри, представляет собой фильтр, называемый фильтром окрестности в точке x . Вещь , но какой - в данном случае чуть больше x либо другой конкретной точки линии она все равно не содержит.

Приведенные выше соображения мотивируют требование закрытия вверх в приведенном ниже определении : «достаточно большие» объекты всегда можно увеличить.

Чтобы понять два других условия, поменяйте роли и вместо этого рассматривайте F как «схему поиска» для поиска x . В этой интерпретации человек ищет в некотором пространстве X и ожидает, что F будет описывать те подмножества X , которые содержат цель. Цель должна где-то находиться; таким образом, пустое множество   никогда не может находиться в F . А если два подмножества оба содержат цель, то следует «приблизиться» к их общей области.

Ультрафильтр описывает «идеальную схему поиска», где каждый компонент схемы предоставляет новую информацию («поиск здесь» или «поиск в другом месте»). Компактность — это свойство, согласно которому «каждый поиск плодотворен», или, говоря иначе, «любая схема локации заканчивается результатом поиска».

Обычно фильтр используется для определения свойств, которым удовлетворяют «общие» элементы некоторого топологического пространства. [2] Это приложение обобщает «схему определения местоположения» для поиска точек, которые может быть трудно записать явно.

Определение [ править ]

Подмножество F частично упорядоченного множества ( P , ≤) является фильтром или двойственным идеалом , если выполняются следующие условия:

Нетривиальность
Множество F непусто .
Направлено вниз
Для каждых x , y F существует такой z F , что z x и z y .
Закрытие вверх
Для каждых x F и p P условие x p влечет за p F. собой

Если, кроме того, F P , то F называется собственным фильтром . Авторы теории множеств и математической логики часто требуют, чтобы все фильтры были правильными; эта статья будет избегать этого соглашения. [3] Ультрафильтр . – это фильтр, который не содержится ни в одном другом подходящем фильтре

Базы фильтров [ править ]

Подмножество S из F является базой или базисом для F , если верхний набор , порожденный S (т. е. наименьший замкнутый вверх набор, содержащий S ), полностью состоит из F . Каждый фильтр является основой сам по себе.

Более того, если B P непусто и направлено вниз, то B порождает верхнее множество F , являющееся фильтром (для которого B является базой). Такие наборы называются префильтрами , а также вышеупомянутой базой/базисом фильтра , и F говорят генерируется или охватывается B. , что Предварительный фильтр является правильным тогда и только тогда, когда он генерирует правильный фильтр.

Учитывая p P , набор { x : p x } является наименьшим фильтром, содержащим p , и иногда пишется p . Такой фильтр называется основным фильтром ; что p является главным элементом F Говорят , или F. порождает

Уточнение [ править ]

Предположим, что B и C — два префильтра на P , и для каждого c C существует b B такой, что b c . Тогда мы говорим, B что тоньше (или уточняет ) C ; аналогично C грубее ( огрубляет ) B. или Доработка - это предзаказ на комплект префильтров. Фактически, если C также уточняет B , то B и C называются эквивалентными , поскольку они генерируют один и тот же фильтр. Таким образом, переход от предварительного фильтра к фильтру является примером перехода от предварительного упорядочения к соответствующему частичному упорядочению.

Особые случаи [ править ]

Исторически сложилось так, что фильтры обобщались на теоретико-порядковые решетки перед произвольными частичными порядками. В случае решеток направление вниз можно записать как замыкание при конечных : для всех x , y F имеем x y F. пересечениях [4]

Линейные фильтры [ править ]

Линейный (ультра)фильтр — это (ультра)фильтр на решетке векторных подпространств данного векторного пространства , упорядоченных по включению. Явно, линейный фильтр в векторном пространстве X — это семейство B векторных подпространств X такое, что если , B B и C векторное подпространство X , содержащее A , то A B B и C B. A [5]

Линейный фильтр является правильным, если он не содержит {0} . [5]

Фильтры в комплекте; подбазы [ править ]

Учитывая набор S , набор мощности   P ( S ) путем частично упорядочивается включения множества ; фильтры на этом частичном множестве часто называют просто «фильтрами на S », злоупотребляя терминологией . Для таких частично упорядоченных наборов направление вниз и закрытие вверх сводятся к: [3]

Замыкание при конечных пересечениях
Если A , B F то и A B F. ,
изотония
[6] Если A F и A B S , B F. то

Правильный [7] /невырожденный [8] фильтром является тот, который не содержит , и эти три условия (включая невырожденность) являются Анри Картаном . оригинальным определением фильтра, данным [9] [10] Обычно — хотя и не универсально — требуется, чтобы фильтры на множествах были правильными (какой бы ни была позиция в отношении фильтров ЧМ-множеств); мы снова будем избегать этой конвенции.

Префильтры на множестве являются правильными тогда и только тогда, когда они также не содержат .

Для каждого подмножества T из P ( S ) существует наименьший фильтр F содержащий T. , Как и в случае с префильтрами, T генерирует или охватывает F ; базой для F является множество U всех конечных пересечений T . Множество T называется подбазой фильтра, когда F (и, следовательно, U ) является собственным.

Правильные фильтры на множествах обладают свойством конечного пересечения .

Если S = ​​∅ , то S допускает только несобственный фильтр {∅} .

Бесплатные фильтры [ править ]

Фильтр называется свободным, если пересечение его членов пусто. Правильный основной фильтр не является бесплатным.

Поскольку пересечение любого конечного числа членов фильтра также является членом, ни один правильный фильтр на конечном множестве не является свободным и действительно является основным фильтром, порожденным общим пересечением всех его членов. Но неглавный фильтр на бесконечном множестве не обязательно свободен: фильтр свободен тогда и только тогда, когда он включает фильтр Фреше (см. § Примеры ).

Примеры [ править ]

На изображении вверху этой статьи представлен простой пример фильтров в конечном частично упорядоченном множестве P ({1, 2, 3, 4}) .

Частично упорядочить ℝ → ℝ пространство вещественных функций на путем поточечного сравнения. Тогда набор функций, «больших на бесконечности»,

— фильтр на ℝ → ℝ . Эту конструкцию можно значительно обобщить, компактифицировав область и дополнив ко-область: если X — множество с выделенным подмножеством S , а Y — частичное множество с выделенным элементом m , то { f : f | S m } фильтр в X Y.

Множество {{ k : k N } : N ∈ ℕ} является фильтром в P (ℕ) . В более общем смысле, если D — любое направленное множество , то

— это фильтр в P ( D ) , называемый хвостовым фильтром. Аналогично любая сеть   { x α } αεΑ порождает фильтр событий {{ x β : α ≤ β} : α ∈ Α} . Хвостовой фильтр — это фильтр событий для x α = α .

Фильтр Фреше на бесконечном множестве X — это

Если ( X , µ) пространство с мерой , то набор { A : µ( X A ) = 0} является фильтром. Если µ( X ) = ∞ , то { A : µ( X A ) < ∞} также является фильтром; фильтр Фреше - это случай, когда µ является счетной мерой .

Учитывая ординал a , подмножество a называется клубом , если оно замкнуто в топологии порядка a, но имеет теоретический предел a . Трефы формы образуют фильтр: клубный фильтр , ♣( a ) .

Предыдущая конструкция обобщается следующим образом: любой клуб C также является набором плотных подмножеств (в топологии ) a , и ♣( a ) соответствует каждому элементу C. порядковой Заменяя C произвольной совокупностью C плотных множеств , «обычно» существует фильтр, удовлетворяющий каждому элементу C , называемый общим фильтром . Для счетного лемма Расёвы –Сикорского означает, что такой фильтр должен существовать; для «малых» несчетных существование такого фильтра можно доказать с помощью аксиомы Мартина .

Обозначим через P множество частичных порядков ограниченной мощности по модулю изоморфизма . Частично заказать P по:

A B если существует строго возрастающее f : A B. ,

Тогда подмножество неатомарных частичных порядков образует фильтр. Аналогично, если I — множество инъективных модулей над некоторым заданным коммутативным кольцом ограниченной мощности по модулю изоморфизма, то частичный порядок на I — это:

A B если существует инъективное линейное отображение f : A B. , [11]

Для любого бесконечного кардинала κ модули из I , которые не могут быть порождены менее чем κ элементами, образуют фильтр.

Любая равномерная структура на множестве X фильтром на X × X. является

к идеалам Отношение

Понятие , двойственное фильтру, то есть понятие, полученное путем перестановки всех и замены на , является идеалом порядка. Благодаря этой двойственности любой вопрос о фильтрах может быть механически переведен в вопрос об идеалах и наоборот; в частности, простой или максимальный фильтр — это фильтр, соответствующий идеал которого является (соответственно) простым или максимальным.

Фильтр является ультрафильтром тогда и только тогда, когда соответствующий идеал минимален.

В теории моделей [ править ]

Для каждого фильтра F на множестве S функция множества, определяемая формулой

является конечно-аддитивной — « мерой », если этот термин понимать довольно свободно. Более того, построенные таким образом меры определены всюду, если F ультрафильтр . Таким образом, заявление
можно считать чем-то аналогичным утверждению, что φ выполняется «почти всюду». Такая интерпретация членства в фильтре используется (для мотивации, а не фактических доказательств ) в теории ультрапроизведений в теории моделей , разделе математической логики .

В топологии [ править ]

В общей топологии и анализе фильтры используются для определения сходимости аналогично роли последовательностей в метрическом пространстве . Они объединяют концепцию предела во многих произвольных топологических пространствах .

Чтобы понять необходимость фильтров, начните с эквивалентной концепции net . Последовательность обычно индексируется натуральными числами   , которые представляют собой полностью упорядоченный набор . Сети обобщают понятие последовательности, заменяя произвольным направленным множеством . В некоторых категориях топологических пространств, таких как пространства с первой счетностью , последовательности характеризуют большинство топологических свойств, но в целом это не так. Однако сети, как и фильтры, всегда характеризуют эти топологические свойства.

Фильтры не включают в себя какое-либо множество, внешнее по отношению к топологическому пространству X , тогда как последовательности и сети полагаются на другие направленные множества. По этой причине совокупность всех фильтров на X всегда представляет собой множество , тогда как совокупность всех X -значных сетей представляет собой собственный класс .

Соседские базы [ править ]

Любая точка x в топологическом пространстве X определяет фильтр соседства или систему   N x : а именно, семейство всех множеств, x внутри содержащих . Множество N окрестностей точки x является базой окрестностей точки x, если N порождает N x . Эквивалентно, S X является окрестностью точки x тогда и только тогда, когда существует N N такой, что N S .

Конвергентные фильтры и точки кластеризации [ править ]

Предварительный фильтр B сходится к точке x , записанной B x , тогда и только тогда, когда B порождает фильтр F , который содержит фильтр окрестности N x - явно, для каждой окрестности U точки x существует некоторый V B такой, что V У. ​ Менее явно, B x тогда и только тогда, когда B уточняет N x , и любая база окрестностей в x может заменить N x в этом условии. Очевидно, что каждая база окрестности в точке x сходится к x .

Фильтр F (который порождает сам себя) сходится к x , если N x F . Вышеупомянутое также можно перевернуть, чтобы охарактеризовать фильтр соседства N x : N x является фильтром самой тонкой очистки, более грубым, чем каждый фильтр, сходящийся к x .

Если B x , то x называется пределом точкой) B. ( Говорят, что предварительный фильтр B кластеризуется в точке x (или имеет x в качестве точки кластера ) тогда и только тогда, когда каждый элемент B имеет непустое пересечение с каждой окрестностью x . Каждая предельная точка является точкой кластера, но обратное, как правило, неверно. Однако каждая точка кластера ультрафильтра является предельной точкой.

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Коутрас и др. 2021 .
  2. ^ Игараси, Аюми; Цвикер, Уильям С. (16 февраля 2021 г.). «Справедливое разделение графов и запутанных тортов». arXiv : 2102.08560 [ math.CO ].
  3. ^ Перейти обратно: а б Дугунджи 1966 , стр. 211–213.
  4. ^ Дэйви, бакалавр; Пристли, ХА (1990). Введение в решетки и порядок . Кембриджские математические учебники. Издательство Кембриджского университета. п. 184.
  5. ^ Перейти обратно: а б Бергман и Грушовский 1998 .
  6. ^ Dolecki & Mynard 2016 , стр. 27–29.
  7. ^ Голдблатт, Р. Лекции по гиперреальности: введение в нестандартный анализ . п. 32.
  8. ^ Наричи и Бекенштейн 2011 , стр. 2–7.
  9. ^ Картан 1937a .
  10. ^ Картман 1937b .
  11. ^ Бамби, RT (1 декабря 1965 г.). «Модули, изоморфные подмодулям друг друга» . Архив математики . 16 (1): 184–185. дои : 10.1007/BF01220018 . ISSN   1420-8938 .

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец оригинального документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ECD61A681E819C261CC78F9184755443__1707808740
URL1:https://en.wikipedia.org/wiki/Filter_(mathematics)
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Filter (mathematics) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть, любые претензии не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, денежную единицу можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)