Кіріспе

математикалық құрылымның бір түрі. Математикада толық Буль алгебрасы – кез келген кіші жиынның жоғарғы шегі (ең үлкен төменгі шек) болатын Буль алгебрасы. Толық Буль алгебралары мәжбүрлеу теориясында жиын теориясының Бульдік мәндік үлгілерін құру үшін қолданылады. Кез келген Буль алгебрасы А-ның дерлік бірегей толықтырылысы болады, ол А-ны қамтитын және әрбір элементі А-ның кейбір кіші жиынының жоғарғы шегі болатын толық Буль алгебрасы. Ішінара реттелген жиын ретінде, А-ның осы толықтырылысы Дедекинд-Макнейл толықтырылысы болып табылады. Көбірек айтқанда, егер κ кардинал болса, онда Буль алгебрасы κ-толық деп аталады, егер κ-дан кішкентай кардиналдылығы бар кез келген кіші жиынның жоғарғы шегі болса.

Толық Буль алгебрасы

Әрбір шекті Буль алгебрасы толық. Берілген жиынның барлық кіші жиындарының алгебрасы толық Буль алгебрасы болып табылады. Кез келген топологиялық кеңістіктің ретті ашық жиындары толық Буль алгебрасын құрайды. Бұл мысал ерекше маңызды, себебі кез келген мәжбүрлеуші жиынды топологиялық кеңістік ретінде қарастыруға болады (топологияның негізі берілген элементтен кіші немесе тең барлық элементтер жиындарынан тұрады). Сәйкес ретті ашық алгебра Бульдік мәндік модельдерді құру үшін қолданылуы мүмкін, олар берілген мәжбүрлеуші жиынмен жасалған кеңейтулерге эквивалентті. σ-шекті өлшем кеңістігінің барлық өлшенетін кіші жиындарының алгебрасы, нөлдік жиындарға қатысты, толық Буль алгебрасы болып табылады. Егер өлшем кеңістігі Лебег өлшенетін жиындарының σ-алгебрасымен бірлік аралығы болса, онда Буль алгебрасы кездейсоқ алгебра деп аталады. Саналатын базасы бар топологиялық кеңістіктегі барлық Байр жиындарының, аз жиындарға қатысты Буль алгебрасы толық; егер топологиялық кеңістік нақты сандар болса, онда алгебра кейде Кантор алгебрасы деп аталады.

Толық емес Буль алгебрасы

Шексіз жиынның шекті немесе шекті толықтығы бар барлық кіші жиындықтарының алгебрасы Буль алгебрасы болып табылады, бірақ толық емес. Өлшемдік кеңістіктің барлық өлшенетін кіші жиындықтарының алгебрасы ℵ₁ толық Буль алгебрасы болып табылады, бірақ әдетте толық емес. Толық емес Буль алгебрасының тағы бір мысалы – барлық натурал сандар жиындарының Буль алгебрасы P(ω), шекті кіші жиындықтардың Fin идеалына қатысты бөлінген. P(ω)/Fin деп белгіленетін нәтижелік объект, натурал жиындарының барлық эквиваленттілік кластарынан тұрады, мұнда тиісті эквиваленттілік қатынасы – егер екі натурал жиынының симметриялық айырмасы шекті болса, олар эквивалентті. Буль операциялары ұқсас түрде анықталады, мысалы, егер A және B P(ω)/Fin-дегі екі эквиваленттілік класы болса, онда A ∨ B эквиваленттілік класы деп анықтаймыз, мұнда a және b сәйкесінше A және B элементтерінің кез келген элементтері болып табылады. Енді a₀, a₁, … натурал сандардың жұптық ажыратылған шексіз жиындары болсын, ал A₀, A₁, … олардың P(ω)/Fin-дегі сәйкес эквиваленттілік кластары болсын. Содан кейін, егер P(ω)/Fin-де A₀, A₁, … үшін кез келген жоғарғы шек X берілсе, X-тің өкілінен әр aₙ үшін бір элементті алып тастау арқылы кіші жоғарғы шек табуға болады. Сондықтан Aₙ-нің жоғарғы шегі жоқ.

Толық Буль алгебрасының қасиеттері

Толық Буль алгебрасының әрбір ішкі жиыны, анықтама бойынша, жоғарғы шегіне ие; содан келіп, әрбір ішкі жиынының да төменгі шегі (ең үлкен төменгі шек) болады. Толық Буль алгебрасы үшін, екі шексіз тарату заңы да оның қандай да бір жиынның қуаты жиынына изоморфты болған жағдайда ғана орындалады. Толық Буль алгебрасы үшін шексіз де Морган заңдары орындалады. Буль алгебрасы толық болуы үшін және тек қана оның жай идеалдардың тас кеңістігі жоғары деңгейде үзіліске ие болуы керек. Сикорскийдің кеңейту теоремасы бойынша, егер A Буль алгебрасы B-нің субальгебрасы болса, онда A-дан толық Буль алгебрасы C-ге дейінгі кез келген гомоморфизм B-ден C-ге дейінгі морфизмге дейін кеңейтілуі мүмкін.

К-толық Буль алгебрасы

Таңдау аксиомасы жеңілдетілмесе, жиынмен құрылған еркін толық Буль алгебралары болмайды (жиын шекті болмаса). Нақтырақ айтқанда, кез келген кардинал κ үшін, κ-дан үлкен 2κ кардиналдылығына ие толық Буль алгебрасы бар, ол толық Буль алгебрасы ретінде саналатын кіші жиынмен құрылады; мысалы, κω өнім кеңістігіндегі жүйелі ашық жиынтықтардың Буль алгебрасы, мұнда κ дискретті топологияға ие. Саналатын генерациялық жиынтық барлық am,n жиындарын құрайды, мұнда m және n – бүтін сандар, және бұл жиындар x ∈ κω элементтерінен тұрады, мұнда x(m) < x(n). (Бұл Буль алгебрасы құлдырау алгебрасы деп аталады, себебі онымен мәжбүрлеу κ кардиналын ω-ға құлдырады.) Атап айтқанда, толық Буль алгебраларынан жиындарға дейінгі ұмыту функторының сол жақ қосымшасы жоқ, тіпті ол үздіксіз болса да және Буль алгебраларының санаты шағын толық. Бұл Фрейдтің қосалқы функтор теоремасындағы «шешім жиынтығы шартының» қажеттілігін көрсетеді. X жиыны берілген болса, осы жиынмен құрылған еркін Буль алгебрасы А-ны құруға болады, содан кейін оның B толықтығын алуға болады. Дегенмен, B, X-тен құрылған «еркін» толық Буль алгебрасы емес (X шекті болмаса немесе AC алынып тасталмаса), себебі X-тен C еркін Буль алгебрасына дейінгі функция, жалпы жағдайда, B-ден C-ге дейінгі Буль алгебраларының (жоғарғы шекті сақтайтын) морфизміне кеңейтілмейді. Екінші жағынан, кез келген белгілі кардинал κ үшін, кез келген берілген жиынмен құрылған еркін (немесе әмбебап) κ толық Буль алгебрасы бар.