dilworth定理{偏序集}{百度百科}

本文介绍了偏序集的概念及其基本性质,包括自反性、反对称性和传递性等。探讨了偏序集中极小元、反链及链的概念,并详细证明了关于偏序集的两个重要定理。

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{概念}
偏序是在集合X上的二元关系≤(这只是个抽象符号,不是“小于或等于”),它满足自反性、反对称性和传递性。即,对于X中的任意元素a,b和c,有:
自反性:a≤a;
反对称性:如果a≤b且b≤a,则有a=b;
传递性:如果a≤b且b≤c,则a≤c 。 
带有偏序关系的集合称为偏序集。
令(X,≤)是一个偏序集,对于集合中的两个元素a、b,如果有a≤b或者b≤a,则称a和b是可比的,否则a和b不可比。
在X中,对于元素a,如果任意元素b,由b≤a得出b=a,则称a为极小元。
一个反链A是X的一个子集,它的任意两个元素都不能进行比较。
一个链C是X的一个子集,它的任意两个元素都可比。
偏序集的两个定理:
定理1 令(X,≤)是一个有限偏序集,并令r是其最大链的大小。则X可以被划分成r个但不能再少的反链。
其对偶定理称为Dilworth定理:
定理2 令(X,≤)是一个有限偏序集,并令m是反链的最大的大小。则X可以被划分成m个但不能再少的链。
{定理一的证明}
证明:设p为最少反链个数
(1)先证明X不能划分成小于r个反链。由于r是最大链C的大小,C中任两个元素都可比,因此C中任两个元素都不能属于同一反链。所以p>=r。
(2)设X1=X,A1是X1中的极小元的集合。从X1中删除A1得到X2。注意到对于X2中任意元素a2,必存在X1中的元素a1,使得a1<=a2。令A2是X2中极小元的集合,从X2中删除A2得到X3……最终,会有一个Xk非空而X(k+1)为空。于是A1,A2,...,Ak就是X的反链的划分,同时存在链a1<=a2<=...<=ak,其中ai在Ai内。由于r是最长链大小,因此r>=k。由于X被划分成了k个反链,因此r>=k>=p。因此r=p,定理1得证。
{定理二的证明请自己思考,不妨交流一下,哈哈}
{应用,导弹拦截。。。}
<think>好的,我现在需要处理用户关于Dilworth定理的查询。首先,我需要确认用户的具体需求是什么。他们提到想了解Dilworth定理Dilworth算法,可能是在学习组合数学或算法时遇到了相关内容,比如在解决偏序分解的问题,或者在处理像洛谷P1233这样的题目时遇到的。 接下来,我需要回忆Dilworth定理的基本内容。定理指出,在任意有限偏序中,其宽度(即最大的反链大小)等于将该合划分为最少数量的链的数。同时,定理的逆也成立,即链的最小数等于最长反链的大小。这一点可能用户需要明确,特别是定理的两个方向。 然后,关于Dilworth定理的证明,特别是构造性证明,用户可能希望了解如何实际应用这个定理来生成具体的划分方法。根据引用[1]中的内容,构造性证明涉及到找到最大反链,并通过归纳法处理子。可能需要详细解释这个过程,但要注意不要过于复杂,保持清晰。 用户提供的引用中,引用[2]提到划分是按照最长上升子序列的长度,这可能涉及到Dilworth定理在序列分解中的应用,比如将一个序列分解为最少的最长不升子序列数目等于其最长上升子序列的长度。这部分需要结合例子说明,比如像洛谷题目中的木棍加工问题,应用Dilworth定理来转化问题。 另外,用户提到的Dilworth算法,可能是指应用该定理的具体算法步骤,如如何构造链的划分。可能需要解释如何通过贪心算法或动态规划来找到最长反链,或者如何分解链。引用[3]中的链接可能提供了具体的算法思路,需要结合这些内容进行说明。 在组织回答时,需要按照用户的要求,使用中文,分点解释定理内容、证明思路和应用场景。同时,生成相关问题,比如定理的其他形式、应用实例、与对偶定理的关系等,帮助用户进一步学习。 需要确保所有数学表达式正确使用$...$和$$...$$格式,例如在提到偏序、链、反链时,使用正确的符号,如$P$,$A$等。同时,引用的标注要自然,比如在提到应用场景时引用相关的例子来源。 最后,检查是否有遗漏的信息,比如Dilworth定理的对偶形式,或者在实际算法中的具体实现步骤,确保回答全面且准确,符合用户的查询意图。</think>### Dilworth定理详解 #### 一、定理内容 Dilworth定理包含两个核心命题: 1. **分解定理**:任意有限偏序$(P, \leq)$的最小链划分数等于其最大反链的大小[^1] 2. **对偶定理**:任意有限偏序$(P, \leq)$的最小反链划分数等于其最长链的长度 其中: - **链**:合中两两可比较的元素子 - **反链**:合中两两不可比较的元素子 - **偏序**:具有自反、反对称、传递关系的合 #### 二、证明思路(构造性) 1. 设$k$为偏序的最大反链大小 2. 若存在元素$x$不属于任何最大反链,则可递归处理$P \setminus \{x\}$ 3. 当所有元素都属于某个最大反链时: - 构造覆盖关系图,寻找最长链 - 通过归纳法证明可用$k$条链覆盖整个合[^1] #### 三、应用场景 1. **木棍加工问题**(洛谷P1233) - 将木棍按长度、宽度排序后,求最少加工轮次 - 转化为求最长上升子序列长度[^3] 2. **任务调度优化** - 确定并行处理任务的最小资源需求 3. **组合数学证明** - 解决极值合的分解问题 #### 四、算法实现 以木棍加工问题为例的伪代码框架: ```python def min_processing(sticks): sticks.sort(key=lambda x: (x.length, -x.width)) dp = [] for s in sticks: # 二分查找插入位置 pos = bisect_left(dp, s.width) if pos == len(dp): dp.append(s.width) else: dp[pos] = s.width return len(dp) ``` 此算法时间复杂度为$O(n \log n)$,空间复杂度$O(n)$[^3]
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