กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 13 นาที

กรองชุดข้อมูล

ใน ทางคณิตศาสตร์ ตัว กรอง บนเซตคือ ตระกูล ของเซตย่อยซึ่งปิดภายใต้เซตใหญ่และการตัดกันแบบจำกัด แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากโทโพโลยี ซึ่ง บริเวณใกล้เคียง...

กรองชุดข้อมูล

ในทางคณิตศาสตร์ตัวกรองบนเซตคือตระกูลของเซตย่อยซึ่งปิดภายใต้เซตใหญ่และการตัดกันแบบจำกัด แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากโทโพโลยี ซึ่งบริเวณใกล้เคียงของจุดหนึ่งก่อให้เกิดตัวกรองบนปริภูมิ ตัวกรองได้รับการแนะนำโดยHenri Cartanในปี 1937 [ 1 ] [ 2 ]และดังที่ได้อธิบายไว้ในบทความที่อุทิศให้กับตัวกรองในโทโพโลยี ตัวกรองเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในภายหลังโดยNicolas BourbakiในหนังสือTopologie Générale ของเขา ในฐานะทางเลือกแทนแนวคิดที่เกี่ยวข้องของเน็ตที่พัฒนาขึ้นในปี 1922 โดยEH MooreและHerman L. Smith ตัวกรอง เหล่านี้ยังพบการประยุกต์ใช้ในทฤษฎีแบบจำลองและทฤษฎีเซต อีก ด้วย

ต่อมาตัวกรองบนเซตถูกขยายความไปเป็นตัวกรองลำดับโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวกรองบนเซตคือตัวกรองลำดับบนเซตกำลังของ เซต ที่เรียงลำดับตามการรวม

แนวคิดที่ว่าตัวกรองแบบคู่ขนานนั้นเป็นอุดมคติตัว กรอง อัลตร้าฟิลเตอร์เป็นตัวกรองประเภทหนึ่งที่มีความสำคัญเป็นพิเศษ

คำนิยาม

เมื่อกำหนดเซตตัวกรองบน​​คือเซตของเซตย่อยของเช่นนั้น: [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

  • เป็นการปิดขึ้นด้านบน : ถ้าเป็นเช่นนั้นและแล้ว,
  • ปิดภายใต้การตัดกันแบบจำกัด: , [ a ] ​​,และถ้าและแล้ว

เอตัวกรอง ที่เหมาะสม (หรือไม่เสื่อมสภาพ) คือตัวกรองที่เหมาะสมในฐานะเซตย่อยของเซตกำลัง(กล่าวคือ ตัวกรองที่ไม่เหมาะสมเพียงอย่างเดียวคือซึ่งประกอบด้วยเซตย่อยที่เป็นไปได้ทั้งหมด) โดยการปิดขึ้นด้านบน ตัวกรองจะเหมาะสมก็ต่อเมื่อมันไม่ประกอบด้วยเซตว่าง [ 4 ]ผู้เขียนหลายคนใช้ข้อตกลงว่าตัวกรองต้องเหมาะสมตามคำจำกัดความ [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

เมื่อและเป็นตัวกรองสองตัวบนเซตเดียวกัน โดยที่ถือว่าหยาบกว่า[ 10 ]กว่า(หรือเป็นซับฟิลเตอร์ของ) ในขณะที่ละเอียดกว่า[ 10 ]กว่า(หรืออยู่ภายใต้หรือเป็นซูเปอร์ฟิลเตอร์ [ 11 ]ของ)

ตัวอย่าง

  • เซตซิงเกิลตันเรียกว่า ตัวกรอง แบบไม่สำคัญหรือแบบไม่ต่อเนื่องบน[ 12 ]
  • ถ้าเป็นเซตย่อยของ ซึ่ง เซตย่อยของเป็นเซตเหนือกว่าของจะก่อให้เกิด ตัว กรองหลัก[ 3 ]
  • ถ้าเป็นพื้นที่โทโพโลยีและแล้วเซตของย่านใกล้เคียงของจะเป็นตัวกรองบน​​ตัวกรองย่านใกล้เคียง [ 13 ] หรือตัวกรองบริเวณใกล้เคียง[ 14 ]ของ
  • ตัวอย่างมากมายเกิดขึ้นจากเงื่อนไข "ขนาด" ที่หลากหลาย:
    • ถ้าเป็นเซต เซตของเซตย่อยโคไฟไนต์ ทั้งหมด ของ(กล่าวคือ เซตที่มีส่วนเติมเต็มในเป็นเซตจำกัด) จะเป็นตัวกรองบน​​ตัวกรอง Fréchet [ 12 ] [ 15 ] [ 5 ] (หรือตัวกรองโคไฟไนต์[ 13 ] )
    • ในทำนองเดียวกัน ถ้าเป็นเซตเซตย่อยที่นับได้ร่วมกันของ(เซตที่มีส่วนเติมเต็มที่นับได้) จะก่อให้เกิดตัวกรองตัวกรองที่นับได้ร่วมกัน[ 14 ]ซึ่งละเอียดกว่าตัวกรอง Fréchet โดยทั่วไปแล้ว สำหรับจำนวนเชิงคาร์ดินัล ใดๆ เซตย่อยที่มีส่วนเติมเต็มที่มีจำนวนเชิงคาร์ดินัลไม่เกิน จะก่อให้เกิดตัวกรอง
    • ถ้าเป็นปริภูมิเมตริก เช่นเซตย่อยที่มีขอบเขตร่วมกันของ(เซตที่มีส่วนเติมเต็มเป็นเซตที่มีขอบเขต ) จะสร้างตัวกรองบน​​[ 16 ]
    • ถ้าเป็นปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ (เช่น ปริภูมิ ที่มีการวัดแบบเลเบส ) เซตย่อย โคนัลของกล่าวคือ เซตย่อยที่มีส่วนเติมเต็มมีการวัดเป็นศูนย์ จะก่อให้เกิดตัวกรองบน​​(สำหรับปริภูมิการวัดที่ไม่สมบูรณ์ เราสามารถเลือกเซตย่อยซึ่งแม้จะไม่จำเป็นต้องวัดได้ แต่ก็บรรจุอยู่ในเซตย่อยที่วัดได้ซึ่งมีการวัดเป็นศูนย์)
    • ในทำนองเดียวกัน ถ้าเป็นปริภูมิการวัดเซตย่อยที่มีส่วนเติมเต็มอยู่ในเซตย่อยที่วัดได้ซึ่งมีการวัดจำกัด จะก่อให้เกิดตัวกรองบน
    • ถ้าเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี เซต ย่อย comeagerของกล่าวคือ เซตย่อยที่มีส่วนเติมเต็มเป็นmeagerจะก่อให้เกิดตัวกรองบน
    • เซตย่อยที่มีความหนาแน่นตามธรรมชาติเท่ากับ 1 จะสร้างตัวกรองบน​​[ 17 ]
  • ตัวกรองคลับของจำนวนนับไม่ถ้วนปกติ คือตัวกรองของเซตทั้งหมดที่ประกอบด้วยเซตย่อยคลับของ จำนวนนับ นั้น
  • ถ้าเป็นตระกูลของตัวกรองบน​​และเป็นตัวกรองบน​​แล้ว ก็คือตัวกรองบน​​ที่เรียกว่าตัวกรองของ Kowalsky [ 18 ]

ตัวกรองหลักและตัวกรองฟรี

เคอร์เนลของฟิลเตอร์บนคือจุดตัดของเซตย่อยทั้งหมดของ ใน

ตัวกรองบนหลัก[ 3 ] (หรืออะตอมิก[ 13 ] ) เมื่อมีรูปแบบที่เรียบง่ายเป็นพิเศษ: ประกอบด้วยซูเปอร์เซตของสำหรับซับเซตคงที่บางเซตเมื่อสิ่งนี้จะให้ตัวกรองที่ไม่เหมาะสม เมื่อเป็นเซตเดี่ยว ตัวกรองนี้ (ซึ่งประกอบด้วยซับเซตทั้งหมดที่มี) เรียกว่าตัวกรองพื้นฐาน[ 3 ] (หรือตัวกรองแบบไม่ต่อเนื่อง[ 19 ] ) ที่ เกี่ยวข้องกับ

ตัวกรองจะเป็นตัวกรองหลักก็ต่อเมื่อเคอร์เนลของเป็นองค์ประกอบของและเมื่อเป็นเช่นนั้นตัวกรองจะประกอบด้วยซูเปอร์เซตของเคอร์เนล[ 20 ]บนเซตจำกัด ตัวกรองทุกตัวเป็นตัวกรองหลัก (เนื่องจากการตัดกันที่กำหนดเคอร์เนลเป็นเซตจำกัด)

ตัวกรองจะเรียกว่าเป็นอิสระเมื่อมีเคอร์เนลว่างเปล่า มิฉะนั้นจะเรียกว่าคงที่ (และถ้าเป็นองค์ประกอบของเคอร์เนล จะเรียกว่าคงที่โดย ) [ 21 ]ตัวกรองบนเซตจะเป็นอิสระก็ต่อเมื่อมีตัวกรอง Fréchetบน[ 22 ]

ตัวกรองสองตัวและบนตาข่ายเมื่อสมาชิกทุกตัวของตัดกับสมาชิกทุกตัวของ[ 23 ] สำหรับตัวกรองทุกตัวบนจะมีคู่ตัวกรองที่ไม่ซ้ำกัน( ส่วนอิสระของ) และ( ส่วนหลักของ) บนโดยที่เป็นอิสระเป็นส่วนหลักและไม่สร้างตาข่ายกับส่วนหลักคือตัวกรองหลักที่สร้างโดยเคอร์เนลของและส่วนอิสระประกอบด้วยองค์ประกอบของโดยอาจมีการลบองค์ประกอบจำนวนใดก็ได้จากเคอร์เนล[ 22 ]

ตัวกรองจะมีความลึกนับได้ก็ต่อเมื่อเคอร์เนลของเซตย่อยที่นับได้ใดๆ ของเป็น ส่วนหนึ่ง ของ[ 14 ]

การติดต่อสื่อสารกับตัวกรองลำดับ

แนวคิดของตัวกรองบนเซตเป็นกรณีพิเศษของแนวคิดทั่วไปของตัวกรองบนเซตที่มีลำดับบางส่วนตามคำนิยาม ตัวกรองบนเซตที่มีลำดับบางส่วน คือเซตย่อยของ เซต ที่มีการปิดขึ้นด้านบน (ถ้าและจากนั้น) และมีทิศทางลงด้านล่าง (เซตย่อยจำกัดทุกเซตของเซตมีขอบล่างในเซต) ตัวกรองบนเซตนั้นเหมือนกับตัวกรองบนเซตกำลังที่เรียงลำดับโดยการรวม[ b ]

โครงสร้างของตัวกรอง

จุดตัดของตัวกรอง

ถ้าเป็นตระกูลของตัวกรองบน​​การตัดกันของมันคือตัวกรองบน​​การตัดกันเป็นการ ดำเนินการ ขอบล่างที่ใหญ่ที่สุดในเซตของตัวกรองบนที่เรียงลำดับบางส่วนโดยการรวม ซึ่งทำให้ตัวกรองบนมีโครงสร้างแลตทิซที่สมบูรณ์[ 14 ] [ 24 ]

จุดตัดประกอบด้วยเซตย่อยซึ่งสามารถเขียนได้เป็น โดยที่สำหรับแต่ละ

ตัวกรองที่สร้างขึ้นโดยกลุ่มของเซตย่อย

เมื่อกำหนดตระกูลของเซตย่อยจะมีตัวกรองขั้นต่ำบน(ในความหมายของการรวม) ซึ่งมี อยู่สามารถสร้างเป็นการตัดกัน (ขอบล่างที่มากที่สุด) ของตัวกรองทั้งหมดบน ที่มี อยู่ตัวกรองนี้เรียกว่าตัวกรองที่สร้างโดยและกล่าวได้ว่าเป็น ฐานย่อย ของตัวกรองของ[ 25 ]

ตัวกรองที่สร้างขึ้นสามารถอธิบายได้ชัดเจนยิ่งขึ้น: ได้รับจากการปิดภายใต้การตัดกันแบบจำกัด จากนั้นขึ้นไปข้างบน กล่าวคือประกอบด้วยเซตย่อยที่สำหรับบางค่า[ 11 ]

เนื่องจากการดำเนินการเหล่านี้รักษาเคอร์เนลไว้ จึงสรุปได้ว่าเป็นตัวกรองที่เหมาะสมก็ต่อเมื่อมีคุณสมบัติการตัดกันแบบจำกัดกล่าวคือ การตัดกันของกลุ่มย่อยแบบจำกัดของไม่ว่างเปล่า[ 16 ]

ในแลตติซที่สมบูรณ์ของตัวกรองที่เรียงลำดับตามการรวมขอบเขตบนที่น้อยที่สุดของตระกูลตัวกรองคือตัวกรองที่สร้างโดย[ 20 ]

ตัวกรองสองตัวและบนตาข่ายก็ต่อเมื่อเหมาะสม เท่านั้น [ 23 ]

ฐานกรอง

ให้เป็นตัวกรองบน​​ฐานตัวกรองของคือตระกูลของเซตย่อยโดยที่เป็นการปิดขึ้นของกล่าวคือประกอบด้วยเซตย่อยเหล่านั้นซึ่งสำหรับบาง[ 6 ]

การปิดขึ้นด้านบนนี้เป็นตัวกรองก็ต่อเมื่อเป็นทิศทางลง กล่าวคือไม่ว่างเปล่า และสำหรับทุก ๆจะมีอยู่เช่นนั้น[ 6 ] [ 13 ] เมื่อเป็นเช่นนี้จะถูกเรียกว่าตัวกรองล่วงหน้าและการปิดขึ้นด้านบนก็เท่ากับตัวกรองที่สร้างขึ้น[ 16 ] ดังนั้นการเป็นฐานตัวกรองของจึงเป็นคุณสมบัติที่แข็งแกร่งกว่าการเป็นฐานย่อยตัวกรองของ

ตัวอย่าง

  • เมื่อเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี และฐานตัวกรองของตัวกรองย่านใกล้เคียงของเรียกว่าฐานย่านใกล้เคียงสำหรับและในทำนองเดียวกัน ฐานย่อยตัวกรองของตัวกรองย่านใกล้เคียงของเรียกว่าฐานย่อยย่านใกล้เคียงสำหรับ ย่านใกล้เคียง แบบเปิดของจะก่อให้เกิดฐานย่านใกล้เคียงสำหรับ เสมอตามนิยามของตัวกรองย่านใกล้เคียง ในลูกบอลปิดที่มีรัศมีเป็นบวกโดยรอบก็จะก่อให้เกิดฐานย่านใกล้เคียงสำหรับเช่นกัน
  • ให้เป็นเซตอนันต์ และให้ประกอบด้วยเซตย่อยของซึ่งมีจุดทั้งหมด ยกเว้นจุดเดียว แล้วเป็นฐานย่อยของตัวกรอง Fréchetบนซึ่งประกอบด้วยเซตย่อยโคไฟไน ต์ การปิดภายใต้การตัดกันแบบจำกัด คือ ตัวกรอง Fréchet ทั้งหมด แต่มีฐานที่เล็กกว่าของตัวกรอง Fréchet ซึ่งประกอบด้วยฐานย่อยเช่น ฐานที่เกิดจากเซตย่อยของซึ่งมีจุดทั้งหมด ยกเว้นจำนวนคี่จำกัด อันที่จริง สำหรับทุกฐานของตัวกรอง Fréchet การลบเซตย่อยใดๆ จะทำให้ได้ฐานอื่นของตัวกรอง Fréchet
  • ถ้าเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี เซตเปิดหนาแน่นของจะก่อให้เกิดฐานตัวกรองบน​​เนื่องจากเซตเหล่านั้นปิดภายใต้การตัดกันแบบจำกัด ตัวกรองที่พวกมันสร้างขึ้นประกอบด้วยส่วนเติมเต็มของเซตที่ไม่หนาแน่นที่ใดเลยบน การจำกัดให้เหลือเฉพาะ เซตเปิดหนาแน่นที่ เป็นศูนย์จะได้ฐานตัวกรองอีกฐานหนึ่งสำหรับตัวกรองเดียวกัน
  • ในทำนองเดียวกัน ถ้าเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี การตัดกันที่นับได้ของเซตย่อยเปิดหนาแน่นจะก่อให้เกิดฐานตัวกรองซึ่งสร้างตัวกรองของเซตย่อยโคเอเจอร์
  • ให้เป็นเซต และให้เป็นเน็ตที่มีค่าใน กล่าวคือ เป็นตระกูลที่มีโดเมนเป็นเซตทิศทาง ฐานตัวกรองของหางของประกอบด้วยเซตสำหรับ; มันปิดลงด้านล่างโดยทิศทางของตัวกรองที่สร้างขึ้นเรียกว่าตัวกรองเหตุการณ์หรือตัวกรองของหางของตัวกรองลำดับ[ 26 ]หรือตัวกรองพื้นฐานคือตัวกรองที่เป็นตัวกรองความเป็นไปได้ของเน็ตบางเน็ต ตัวอย่างนี้เป็นพื้นฐานในการประยุกต์ใช้ตัวกรองในโทโพโลยี [ 13 ] [ 27 ]
  • ทุกระบบ πเป็นฐานตัวกรอง

ร่องรอยของตัวกรองบนชุดย่อย

ถ้าเป็นตัวกรองบน​​และร่องรอยของบนคือซึ่งเป็นตัวกรอง[ 15 ]

ภาพของตัวกรองโดยใช้ฟังก์ชัน

ให้เป็นฟังก์ชัน

เมื่อเป็นตระกูลของเซตย่อยของ ภาพของ ตระกูลนั้นโดยจะถูกกำหนดดังนี้

ตัวกรองภาพโดยตัวกรองบนถูกกำหนดให้เป็นตัวกรองที่สร้างขึ้น[ 28 ] ถ้าเป็นฟังก์ชันทั่วถึง แสดงว่าเป็นตัวกรองอยู่แล้ว ในกรณีทั่วไปเป็นฐานตัวกรอง ดังนั้น จึงเป็นการปิดขึ้นด้านบน[ 29 ]ยิ่งไปกว่านั้น ถ้าเป็นฐานตัวกรองของแล้วเป็นฐานตัวกรองของ

แกนหลักของและเชื่อมโยงกันด้วย

ผลิตภัณฑ์ของตัวกรอง

เมื่อกำหนดตระกูลของเซตและตัวกรองบนแต่ละเซตตัวกรองผลคูณบนเซตผลคูณจะถูกกำหนดให้เป็นตัวกรองที่สร้างขึ้นโดยเซตสำหรับและโดยที่คือการฉายภาพจากเซตผลคูณไปยังส่วนประกอบที่ -th [ 12 ] [ 30 ]โครงสร้างนี้คล้ายกับโทโพโลยีผลคูณ

ถ้าแต่ละอันเป็นฐานตัวกรองบน​​ฐานตัวกรองของจะกำหนดโดยเซตโดยที่เป็นตระกูลที่สำหรับทุกและสำหรับทุก ยกเว้นจำนวนจำกัด[ 12 ] [ 31 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^จุดตัดของเซตย่อยศูนย์ของ คือตัวมันเอง
  2. ^เป็นที่แน่ชัดว่าตัวกรองบน​​เป็นตัวกรองลำดับบนสำหรับข้อความกลับกัน ให้เป็นตัวกรองลำดับบนโดยนิยามแล้ว ตัวกรองลำดับนี้จะปิดขึ้นด้านบน เราตรวจสอบการปิดภายใต้การตัดกันแบบจำกัด ถ้าเป็นตระกูลย่อยแบบจำกัดจากมันจะมีขอบเขตล่างในโดยการปิดลงด้านล่าง ซึ่งก็คือบางค่าที่ทำให้ดังนั้นจึงปิดขึ้นด้านบน

การอ้างอิง

  1. ^ Cartan 1937a .
  2. ^ Cartan 1937b .
  3. a b c d Császár 1978 , p. 56.
  4. ^ a b Schechter 1996 , หน้า 100.
  5. ^ a b Willard 2004 , หน้า 78.
  6. ^ a b c Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 29.
  7. ^ Joshi 1983 , หน้า 241.
  8. ^ Köthe 1983 , หน้า 11.
  9. ^ชูเบิร์ต 1968 , หน้า 48.
  10. ^ a b Schubert 1968 , หน้า 49.
  11. ^ a b Schechter 1996 , หน้า 102.
  12. ^ a b c d Bourbaki 1987 , หน้า 57–68.
  13. ^ a b c d e Joshi 1983 , หน้า 242.
  14. ^ a b c d Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 30.
  15. ^ a b Schechter 1996 , หน้า 103.
  16. ^ a b c Schechter 1996 , หน้า 104.
  17. ^ เจค, โทมัส (2006). ทฤษฎีเซต: ฉบับสหัสวรรษที่สาม ฉบับปรับปรุงและขยายความ . เบอร์ลิน นิวยอร์ก: สปริงเกอร์ ไซเอนซ์ แอนด์ บิสซิเนส มีเดีย. หน้า 74. ISBN 978-3-540-44085-7. OCLC  50422939 .
  18. เชคเตอร์ 1996 , หน้า 100–130.
  19. ^วิลานสกี 2013 , หน้า 44.
  20. ^ a b Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 33.
  21. ^ Schechter 1996 , หน้า 16.
  22. ^ a b Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 34.
  23. ^ a b Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 31.
  24. ^ชูเบิร์ต 1968 , หน้า 50.
  25. ^ Császár 1978 , หน้า 57.
  26. ^ Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 35.
  27. ^ Narici & Beckenstein 2011 , หน้า 5.
  28. ^ Joshi 1983 , หน้า 246.
  29. ^ Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 37.
  30. ^ Dolecki & Mynard 2016 , หน้า 39.
  31. ^ Köthe 1983 , หน้า 14.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Filter_on_a_set&oldid=1356355878#Filter_bases "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กรองชุดข้อมูล

ใน ทางคณิตศาสตร์ ตัว กรอง บนเซตคือ ตระกูล ของเซตย่อยซึ่งปิดภายใต้เซตใหญ่และการตัดกันแบบจำกัด แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากโทโพโลยี ซึ่ง บริเวณใกล้เคียง...

คำนิยาม

เมื่อกำหนดเซตตัว กรอง บน​​คือเซตของเซตย่อยของเช่นนั้น: [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] X {\displaystyle X} เอฟ {\displaystyle {\mathcal {F}}} X {\displaystyle X} X {\displaystyle X}

ตัวอย่าง

เซตซิงเกิลตันเรียกว่า ตัวกรอง แบบไม่สำคัญ หรือ แบบไม่ต่อ เนื่องบน [ 12 ] F = { X } {\displaystyle {\mathcal {F}}=\{X\}} X {\displaystyle X} ถ้าเป็นเซตย่อยของ ซึ่ง เซตย่อยของเป็นเซตเหนือกว่าของจะก่อให้เกิด ตัว กรอง หลัก [ 3 ] Y {\displaystyle Y} X...

ตัวกรองหลักและตัวกรองฟรี

เคอร์เนลของฟิลเตอร์ บน คือจุดตัดของเซตย่อยทั้งหมดของ ใน F {\displaystyle {\mathcal {F}}} X {\displaystyle X} X {\displaystyle X} F {\displaystyle {\mathcal {F}}}