Изменения

{{УтверждениеТеорема |statement= Любую монотонную самодвойственную [[Определение булевой функции|булеву функцию]] (self-'''D'''ual, '''M'''onotone) можно представить с использованием как некоторую [[Суперпозиции|суперпозицию]] функции медианы(majority function, median operator).

Единственная унарная функция из класса DM <tex> {{---</tex> }} проектор. С помощью медианы её можно выразить так: <tex> p_1 P_1(x) = <\langle x, x, x> \rangle </tex>.

Рассмотрим эти функции ''':'''#<tex> ~f(0,0)<f(1,1) \land </tex> и <tex> f(0,0) = \bar lnot f(1,1)\Rightarrow </tex>, следовательно, <tex> f(0,0)=0 \land </tex> и <tex> f(1,1)=1 </tex>#<tex> ~f(0,1) = \bar lnot f(1,0)</tex>Из первого и второго пункта видно, что подходят только функции проекторы {{---}} <tex> p_1P_1,p_2 P_2 </tex>

Теперь покажем, как эти функции можно представить с помощью медианы ''':'''

<tex> p_1 P_1 = <\langle x, x, y>\rangle, p_2 P_2 = <\langle x, y, y>\rangle</tex>.

Только четыре тернарные функции принадлежат классу DM.Рассмотрим эти функции ''':'''

<tex> f(0,0,0) < f(1,1,1) \land </tex> и <tex> f(0,0,0) = \bar lnot f(1,1,1) \Rightarrow , </tex> следовательно <tex>, f(0,0,0) = 0 \land </tex> и <tex> f(1,1,1) = 1 </tex>

#<tex>f(1,0,0)= 1 \Rightarrow\left\{\begin{matrix} f(0,1,1) = \bar lnot f(1,0,0) = 0

\end{matrix}\right.\Rightarrow f=p_1 P_1 </tex> &nbsp;#<tex>f(0,1,0)= 1 \Rightarrow\left\{\begin{matrix} f(1,0,1) = \bar lnot f(0,1,0) = 0

\end{matrix}\right.\Rightarrow f=p_2 P_2 </tex> &nbsp;#<tex>f(0,0,1)= 1 \Rightarrow\left\{\begin{matrix} f(1,1,0) = \bar lnot f(1,0,0) = 0

\end{matrix}\right.\Rightarrow f=p_3 P_3 </tex> #<tex>f(1,0,0) = f(0,1,0) = f(0,0,1) = 0 \Rightarrow , </tex> следовательно, <tex> f= <\langle x_1,x_2,x_3> \rangle </tex> Покажем как эти функции представляются с помощью медианы ''':'''#<tex> p_1 P_1 = <\langle x, x, y>\rangle </tex>#<tex> p_2 P_2 = <\langle x, y, y>\rangle </tex> #<tex> p_3 P_3 = <\langle x, z, z> \rangle </tex>.

Теперь рассмотрим произвольную монотонную самодвойственную функцию <tex> f : \mathbb{B}^n \rightarrow \mathbb{B} </tex> для '''<tex> n > 3'''</tex>. Обозначим аргументы <tex> x_4, x_5 \dots x_n </tex> за <tex> \bar x </tex>, то есть <tex> f(x_1, x_2, x_3, x_4 \dots x_n) = f(x_1, x_2, x_3, \bar x) </tex>. Тогда введем три функции от <tex>n - 1 </tex> аргумента:: <tex> f_1(xx_1, yx_2, \bar x) = f(xx_1, yx_2, yx_2, \bar x) </tex>: <tex> f_2(xx_2, yx_3, \bar x) = f(yx_3, xx_2, yx_3, \bar x) </tex>: <tex> f_3(xx_3, yx_1, \bar x) = f(yx_1, yx_1, xx_3, \bar x) </tex>Очевидно, они также самодвойственны и монотонны из определения <tex>f</tex>, и <tex>f </tex> можно выразить одной из функций <tex> f_1, f_2, f_3 </tex>, так как 2 два из 3 трех аргументов точно совпадут. Теперь выразим <tex>f </tex> через <tex> f_1, f_2, f_3 </tex>:: <tex> f(x_1 \dots x_n) = <\langle f_1(x_1, x_2, \bar x), f_2(x_2, x_3, \bar x), f_3(x_3, x_1, \bar x)> \rangle </tex>Докажем, что это так. Для удобства обозначений пусть #Все три аргумента равны : <tex> x_1 = a, x_2 = b, x_3 = c </tex>, тогда, очевидно, что равенство выполняется. Тогда есть несколько случаев#Равны два аргумента :* <tex> a x_1 = b x_2 \ne x_3 </tex> (случаи <tex> x_1 = c x_3 \ne x_2 </tex>. Очевидно, выполняется.* и <tex> a x_2 = b x_3 \ne c x_1 </tex>доказываются аналогично). Тогда:*:: <tex> f = f(ax_1, ax_1, cx_3, \bar x). </tex>, <tex> f_1 = f(ax_1, ax_1, ax_1, \bar x)</tex>, <tex>f_2 = f(cx_3, ax_1, cx_3, \bar x)</tex>, <tex>f_3 = f(ax_1, ax_1, cx_3, \bar x). </tex> Получили 2 .Рассмотрим два случая:*:::* <tex> a x_1 = b x_2 = 0, c x_3 = 1. </tex>**: <br> Тогда можно упорядочить <tex> f_1, f_2, f_3 </tex> по возрастанию наборов их переменных(используя свойство их монотонности):**: <br> <tex> f(0, 0, 0, \bar x) \le f(0, 0, 1, \bar x) \le f(1, 0, 1, \bar x) </tex>. Так как <tex> f(0, 0, 1, \bar x) </tex> - зажато между двумя остальнымифункциями, то оно она и будет медианой <tex> f_1, f_2, f_3 </tex>.*:::* <tex> a x_1 = b x_2 = 1, c x_3 = 0 </tex>. Доказывается аналогично.* <tex> a = c \ne b </tex> - симметричный случай.* <tex> b = c \ne a </tex> - симметричный случай.

 Внезапно, * [http://oeismath.stackexchange.orgcom/questions/5523/A001206 количество таких функций при каждом nmonotone-self-dual-boolean-functions-clone Monotone self-dual boolean functions clone].[[Категория: Дискретная математика и алгоритмы]][[Категория: Булевы функции]]