“二分图上的最大匹配与最小顶点覆盖由 Kőnig 定理相等。它可由 Hall 定理或网络流推导,也解释二分匹配线性规划为何具有整数最优解。任务分配、矩阵非零项的最少行列覆盖、最少监控点与Dil…”
形式陈述 ​
Dilworth 定理断言:对任意底集为有限集的偏序集
一个方向直接来自鸽巢原理:任一链与反链至多相交一个元素,所以含
直觉
定理把一个极大“横截面”与覆盖整个偏序所需的最少“纵线”精确配平。下界显然:一条链至多包含反链中的一个元素;困难在于证明这个障碍已经是唯一障碍,总能用恰好宽度条链覆盖。匹配证明把“某元素可接到更大元素”编码为二分图边,使链首尾拼接转化为匹配大小。
例子与边界
在任务依赖偏序中,宽度就是无限处理器下可同时进行的最大任务数,也是将任务分成顺序流水线所需的最少条数。布尔格的中间层反链由 Sperner 定理给出宽度,而 Dilworth 保证存在同样多条链的分解。定理中的“分割”要求每个元素恰属于一条链,不是仅用链覆盖允许重叠。有限性是本条版本的重要条件;无限偏序有需要选择原则和基数条件的推广,不能直接套用有限匹配证明。Dilworth 与 Mirsky 互为序关系反转意义下的相关结果,但结论中的链/反链分解方向不同。
在除法偏序
参考资料
- Richard P. Stanley, Enumerative Combinatorics, Vol. 1, 2nd ed., Cambridge University Press, 2011,Ex. 3.77(d), Dilworth’s theorem for finite posets。
- Garrett Birkhoff, Lattice Theory, 3rd ed., American Mathematical Society, 1967,Ch. V, decomposition theorems for partially ordered sets。