Кіріспе

Бинарлық шындық мәндерінің матрицасы – логикалық матрица, бинарлық матрица, қатынас матрицасы, Буль матрицасы немесе (0, 1) матрицасы – Буль доменінен 1='B' = {0, 1} мәндері алынған матрица. Мұндай матрица екі шекті жиын арасындағы екілік қатынасты бейнелеуге қолданылады. Ол комбинаторлық математика және теориялық информатика салаларында маңызды құрал болып табылады.

Басқа мысалдар

Пермутациялық матрица – (0, 1) матрицасы, оның барлық бағандары мен қатарларының әрқайсысында дәл бір нөлден өзге элемент болады. Костас матрицасы – пермутациялық матрицаның ерекше жағдайы. Комбинаторика мен шекті геометриядағы инциденттік матрица, геометрияның нүктелері (немесе төбелері) мен түзулері, блок дизайнының блоктары немесе графтың қабырғалары арасындағы байланысты көрсету үшін 1-діктерді қолданады. Дисперсиялық талдаудағы дизайн матрицасы – (0, 1) матрицасы, онда қатарлардың қосындысы тұрақты болады. Логикалық матрица графтар теориясындағы тұтастық матрицасын көрсете алады: симметриялық емес матрицалар бағытталған графтарға, симметриялық матрицалар қарапайым графтарға сәйкес келеді, ал диагональдағы 1 сәйкес келетін төбедегі циклге сәйкес келеді. Қарапайым, бағытталмаған екі бөлікті графтың би-инциденттік матрицасы – (0, 1) матрицасы, және кез келген (0, 1) матрица осылай туындайды. m шаршы түйінсіз, n тегіс сандар тізімінің жай көбейткіштерін m × π(n) (0, 1) матрицасы арқылы сипаттауға болады, мұнда π – жай сандарды санау функциясы, ал aij 1-ге тең, тек қана егер j-інші жай сан i-інші санды бөлсе. Бұл бейнелеу квадраттық елеуіштің факторлау алгоритмінде пайдалы. Тек екі түсті пиксельдері бар биттік кескін, (0, 1) матрицасы түрінде бейнелене алады, онда 0-дер бір түсті пиксельдерді, ал 1-дер екінші түсті пиксельдерді көрсетеді. Бинарлық матрица Го ойынының ережелерін тексеру үшін қолданылуы мүмкін. Екі биттің төрт мәнді логикасы 2x2 логикалық матрицалары арқылы түрлендіріліп, шекті күй машинасы құрайды. Қайталану графигі және оның түрлері – фазалық кеңістікте қандай нүктелер жұбы белгілі бір жақындық шегінен жақын екенін көрсететін матрицалар.

Кейбір қасиеттері

Теңдік қатынасының шекті жиынтықтағы матрицалық бейнесі – I бірлік матрицасы, яғни диагональдағы элементтерінің бәрі 1-ге тең, ал қалғандары 0-ге тең. Жалпы алғанда, егер R қатынасы I ⊆ R шартын орындаса, онда R рефлексивті қатынас болып табылады. Бульдік доменді жартылай сақина ретінде қарастырғанда, қосу логикалық «ИЛИ» (OR) операциясына, ал көбейту логикалық «ЖӘНЕ» (AND) операциясына сәйкес келеді. Екі қатынастың композициясының матрицалық бейнесі – осы қатынастардың матрицалық бейнелерінің матрицалық көбейтіндісіне тең. Бұл көбейтінді күтілетін уақытта O(n²) уақытында есептелуі мүмкін. Көп жағдайда, бинарлық матрицалардағы операциялар 2-ге модульдік арифметика бойынша анықталады, яғни элементтер Галуа өрісінің элементтері ретінде қарастырылады. Олар түрлі бейнелеулерде қолданылады және көптеген шектеулі арнайы формаларға ие. Мысалы, XOR қанағаттандыру мәселесінде қолданылады. Ажыратылатын m x n бинарлық матрицалардың саны 2^mn-ге тең, демек, шекті.

Жатыр

n және m берілген болсын, және U логикалық m × n матрицалардың барлық жиынтығын белгілейді. Онда U-де ішінара реттелу қатынасы бар. Шындығында, U екі матрица арасында компоненттік түрде қолданылатын & және || (немесе) операцияларымен Буль алгебрасын құрайды. Логикалық матрицаның толықтыруы барлық 0-дер мен 1-дерді олардың кері шамаларымен алмастыру арқылы алынады. Кез келген логикалық матрица 1=A = (Aij) үшін, 1=A^(T) = (Aji) транспозициясы бар. Егер A логикалық матрица болса, онда онда толығымен 0-ге тең бағандар немесе қатарлар жоқ. Буль арифметикасын қолдана отырып, матрица көбейтіндісі m × m бірлік матрицаны қамтиды, ал көбейтінді n × n бірлік матрицаны қамтиды. Математикалық құрылым ретінде, Буль алгебрасы U кіріктіру арқылы реттелген торды құрайды; сонымен қатар, матрица көбейтуінің нәтижесінде ол көбейтуші тор болып табылады. U-дағы әрбір логикалық матрица екілік қатынасқа сәйкес келеді. U-дағы осы операциялар мен реттелу қатынастардың есебіне сәйкес келеді, онда матрица көбейтуі қатынастардың композициясын білдіреді.

Логикалық векторлар

Егер m немесе n бірге тең болса, онда m × n логикалық матрицасы (mij) логикалық вектор немесе бит тізбегі болып табылады. Егер m = 1 болса, вектор қатар вектор болады, ал егер n = 1 болса, баған вектор болады. Екі жағдайда да вектордың белгісінен 1-ге тең индекс алынып тасталады. Егер P және Q екі логикалық вектор болса, P және Q-ның сыртқы көбейтіндісі m × n тікбұрышты қатынас береді. Мұндай матрицаның қатарлары мен бағандарын қайта реттеу арқасында матрицаның тікбұрышты бөлігінде барлық бірліктерді жинақтауға болады. h – барлық бірліктерден тұратын вектор болсын. Егер v кез келген логикалық вектор болса, онда R = v hT қатынасының қатарлары v-мен анықталады және тұрақты болады. Қатынастар есебінде мұндай R вектор деп аталады. Бұл саланың алғашқы мәселесі – «белгіленген нүктелік дәрежелер мен блок дәрежелері бар инциденттік құрылымның болуы үшін қажетті және жеткілікті шарттарды табу; немесе матрицалық тілде, берілген қатар және бағандардың қосындылары бар v × b типіндегі (0, 1) матрицаның болуын анықтау» еді. Бұл мәселе Гейл-Райзер теоремасымен шешілді.