泛代数与格论

完备格

完备格把格的想法从“对”加强到任意族:不仅任意两元素有 meet 与 join,而且每个子集——哪怕无穷——都有最大下界与最小上界。正是这种完备性让你能自由地取上确界与下确界,这是贯穿数学的不动点定理与各种闭包构造背后的技术支柱。

严格地说,偏序集 (L, ≤) 是完备格,若 L 的每个子集 S 在 L 中都有下确界(meet)⋀S 与上确界(join)⋁S。取 S 为空与 S = L 即知,完备格自动有最小元 0 = ⋁∅ = ⋀L 与最大元 1 = ⋀∅ = ⋁L。一个有用的省力之处:只需所有子集都有 meet(或对偶地都有 join)即可,因为 join 可经 ⋁S = ⋀{S 的上界} 由 meet 重建。

完备格作为“子结构之格”无处不在:群的子群、向量空间的子空间、环的理想、任何代数的同余、拓扑空间的闭集,以及集上的闭包算子都构成完备格。克纳斯特–塔尔斯基定理使它们在逻辑与计算机科学中不可或缺:完备格上每个单调映射的不动点都构成一个完备格,故有最小与最大不动点——这是归纳与余归纳定义的基础。

任意集合 X 的幂集,按 ⊆ 排序,是完备格:对任意子集族,⋀ 是交、⋁ 是并。

幂集是完备格的样板;任意并与交总存在。

每个有限格自动完备;完备性仅对无穷格才起作用。有理数 (Q, ≤) 是不完备的格,因如 {q : q^2 < 2} 在 Q 中无上确界。