<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v3.0 20080202//EN" "http://dtd.nlm.nih.gov/publishing/3.0/journalpublishing3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="3.0" xml:lang="en" article-type="research article">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">
    apm
   </journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Advances in Pure Mathematics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2160-0368
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2160-0384
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/apm.2024.147031
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    apm-134881
   </article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Connected Components in Bipolar Fuzzy Digital Plane
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Stephen Macharia
      </surname>
      <given-names>
       Gathigi
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Moses Nderitu
      </surname>
      <given-names>
       Gichuki
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Kewamoi Chesire
      </surname>
      <given-names>
       Sogomo
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
   </contrib-group> 
   <aff id="affnull">
    <addr-line>
     aDepartment of Mathematics, Egerton University, Nakuru, Kenya
    </addr-line> 
   </aff> 
   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     23
    </day> 
    <month>
     07
    </month>
    <year>
     2024
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    14
   </volume> 
   <issue>
    07
   </issue>
   <fpage>
    546
   </fpage>
   <lpage>
    555
   </lpage>
   <history>
    <date date-type="received">
     <day>
      24,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2023
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      26,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2023
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      26,
     </day>
     <month>
      July
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date>
   </history>
   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    The concepts of connectedness play a critical role in digital picture segmentation and analyses. However, the crisp nature of set theory imposes hard boundaries that restrict the extension of the underlying topological notions and results. Whilst fuzzy set theory was introduced to address this inherent drawback, most human processes are not just fuzzy but also double-sided. Most phenomena will exhibit both a positive side and a negative side. Therefore, it is not enough to have a theory that addresses imprecision, uncertainty and ambiguity; rather, the theory must also be able to model polarity. Hence the study of bipolar fuzzy theory is of potential significance in an attempt to model real-life phenomena. This paper extends some concepts of fuzzy digital topology to bipolar fuzzy subsets including some important basic properties such as connectedness and surroundedness.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Fuzzy
    </kwd> 
    <kwd>
      Bipolar Fuzzy
    </kwd> 
    <kwd>
      Digital Topology
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>The study of digital topology was initiated by Azriel Rosenfeld in the late 1960s. Despite its name, the theory developed out of the utilization of graph-theoretic methods rather than topological methods. It was not until the late 1980s that a topological approach, which later became known as the axiomatic approach, was developed. The search for a convenient and plausible theory for image analysis has given birth to several interest, among them, the extension of the digital plane to fuzzy environments.</p>
   <p>Fuzzy digital topology was introduced by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-1">
     [1]
    </xref> in an attempt to generalize the topological relationships, including connectedness and surroundness on parts of a digital picture, to fuzzy subsets. His justification was born out of the fact that segmentation of a picture into subsets represents a very strong commitment which can be overcome by extracting fuzzy subsets, rather than ordinary subsets from the picture. He therefore developed some of the basic properties of these generalized concepts.</p>
   <p>Human experiences are bipolar <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-2">
     [2]
    </xref>. In 1994 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-3">
     [3]
    </xref> Zhang introduced the notion of bipolar fuzzy set. Many researchers including <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-4">
     [4]
    </xref>, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-5">
     [5]
    </xref> and Jun and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-6">
     [6]
    </xref>, proceeded to further develop the theory via BCK/BCI-algebras. The notion of a bipolar fuzzy topological space was introduced by and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-7">
     [7]
    </xref>, who defined a bipolar fuzzy point and extensively introduced the notions of fuzzy topology into bipolar fuzzy sets.</p>
   <p>In this paper, we develop extensions of the properties of digital pictures by weakening the commitment imposed by fuzzy subsets. Bipolar subsets allow us to study both vagueness and duality in the properties of digital objects. We will then study some properties of these generalized concepts.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Literature Review</title>
   <p>Digital topology has been developed to address problems in image processing and analysis—An area of computer science that deals with the analysis and manipulation of pictures by computer <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-8">
     [8]
    </xref>. The results from digital topology help provide a sound mathematical basis for image processing operations such as object counting, boundary detection, data compression and thinning. There are two main approaches to the study of digital topology, namely; the Graph-theoretic approach and the Axiomatic approach. Below are definitions of some important concepts in digital topology.</p>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Digital n-Space 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    ℤ
   
        </mi> 
   
        <mi>
         
    n
   
        </mi> 
  
       </msup> 
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>A digital n-space 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the n-tuple 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the Euclidean n-space having integer coordinates. A point with integer coordinates is called a digital point. In computer grapics, the most commonly used representations are the 2- or 3-space, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> respectively. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-1">
      [1]
     </xref></p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Adjacency Relation</title>
    <p>An adjacency relation π is a binary operation on the digital space that describes the connectedness behavior of digital points (or lack of it). Such a relation plays a very vital role in the grouping process and must therefore be as close as possible to the idea of the nearness of points in an intuitive sense. Two distinct points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are called adjacent if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-9">
      [9]
     </xref>.</p>
    <p>The adjacency relation extends the notion of topological connectedness onto π-connectedness. A digital space is π-connected if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. A very initial problem in digital topology was to determine whether these two notions, topological connectedness and π-connectedness, were equivalent. It was shown that the two notions are related but not equivalent (i.e. there exists digital π-connected that are not topological).</p>
    <p>The digital space 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ℤ 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> if for any two points x and y there exists a finite sequence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of points in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. This definition well elaborated in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-9">
      [9]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Graph-Theoretic Digital Topology</title>
    <p>According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-1">
      [1]
     </xref> the graph-based approach, and any approach for that matter, should be in agreement with classical topology, most especially with respect to connectedness and validity of the Jordan Curve Theorem. However, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-10">
      [10]
     </xref>, noted that neither the 4-adjacency nor the 8-adjacency as introduced by Rosenfeld, allows an analogue of the Jordan Curve Theorem (JCT). It is important that the JCT be definable in the digital plane since it guarantees a mathematical interpretation of the boundary properties of a space.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. k-Adjacency</title>
    <p>To study nD digital images, we say that two distinct points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are k-(or k(t, n)-)adjacent if for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> s.t 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> at most t of their coordinates differ by ±1 and all the others coincide <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-10">
      [10]
     </xref>.</p>
    <p>We can obtain the k-adjacencies of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext> 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         where 
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The configuration of the digital k-connectivity 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are represented in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> below.</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. Configuration of the digital k-connectivity of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msup> 
   
          <mi>
           
    ℤ
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    n
   
          </mi> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   n
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    {
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     1
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     2
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     3
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    }
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>. (a) 2-adjacency, (b) 4-adjacency, (c) 8-adjacency, (d) 6-adjacency, (e) 18-adjacency, (f) 26-adjacency.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302333-rId58.jpeg?20240729025031" />
    </fig>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-"></xref>The set 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> with k-adjacency is called a digital image, denoted by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-1">
      [1]
     </xref></p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>2.5. Digital k-Neighborhood</title>
    <p>A digital k-neighborhood of a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the set 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is k-adjacent to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-"></xref>Both the k-adjacency relation of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-11">
      [11]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_6">
    <title>2.6. Digital k-Interval</title>
    <p>For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, the set 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 2-adjacencies is called a digital interval <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-11">
      [11]
     </xref>.</p>
    <p>Two subsets 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are k-adjacent to each other if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ∩ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ∅ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and there exists 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> are k-adjacent to each other. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is k-connected if there exists 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ∩ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ∅ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>For a digital image 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the k-component of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the largest k-connected subset of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> containing x <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-12">
      [12]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_7">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-"></xref>2.7. Path and Connectedness</title>
    <p>The following definitions have been extracted from:</p>
    <p>A simple k-path with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> elements in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is an injective sequence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            ℤ 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are k-adjacent iff 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> then the length of the simple k-path, denoted by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        l 
      </mi> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-13">
      [13]
     </xref>.</p>
    <p>A k-path is called a k-arc if it has the additional property that for any two points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> which are not endpoints 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> implies that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, that is, and arc is a path that does not intersect or touch itself with the possible exception of its endpoints <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-14">
      [14]
     </xref>.</p>
    <p>Remark</p>
    <p>k-connected is an equivalence relation and hence this relation partitions X into equivalence classes, which are maximal.</p>
    <p>Suppose X and Y are disjoint subsets of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. We say that X surrounds Y if any path from Y to the border of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> must meet X, where the border points of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are elements of the complement of X.</p>
    <p>Lemma 2.7.1</p>
    <p>Let P be a path with two endpoints. Then there exists an arc P<sub>o</sub> which is completely contained in P and has the same endpoints <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-14">
      [14]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_8">
    <title>2.8. Bipolar Fuzzy Relation</title>
    <p>The following definitions are provided in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-15">
      [15]
     </xref>. Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mo>
         ∅ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and δ and μ be bipolar fuzzy subsets of X and Y respectively. A bipolar fuzzy subset 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊂ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is called a bipolar fuzzy relation from X to Y if</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <mo>
           ∀ 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s2_9">
    <title>2.9. Bipolar Fuzzy Graph</title>
    <p>A bipolar fuzzy graph with X as the underlying set is defined in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-15">
      [15]
     </xref> a pair 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a bipolar fuzzy subset of X and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a bipolar fuzzy relation on A i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>μ is called the bipolar fuzzy vertex set of G and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> the bipolar fuzzy edge set of G. For the definition to make sense, we assume the underlying set X is finite <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-16">
      [16]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_10">
    <title>2.10. Path and Connectedness</title>
    <p>In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-17">
      [17]
     </xref>, a path ρ in a fuzzy graph 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a sequence of distinct vertices 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is called the length of the path.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Results</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Path Strength</title>
    <p>A path 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> from x to y in a bipolar fuzzy graph 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a sequence of distinct vertices 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> such that</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           &gt; 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           &gt; 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <mo>
           ∀ 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>To define the strength of a path in the bipolar fuzzy subset, we have to consider both the strength of the path in the direction representing the satisfaction degree from x to y and the direction representing the satisfaction of x and y to some implicit counter-property.</p>
    <p>Definition 3.1.1</p>
    <p>The μ<sup>+</sup>-strength 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and μ<sup>−</sup>-strength 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the path 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the weight of the weakest edge of the path, i.e.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext> 
         </mtext> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The length 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℓ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of a path from x to y is the number, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> of vertices or nodes between the points. If the path has length 0, it is convenient to define its strength to be;</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Two vertices joined by a path are said to be connected.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Degree of Connectedness</title>
    <p>The degree of connectedness of x and y is the weight of the strongest path from x to y. Similarly, we have both the degree of connectedness with respect to the positive membership degree of the vertices in the path ρ from x to y and the degree of connectedness with respect to the negative membership degree of the</p>
    <p>vertices in the path ρ from x to y, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>.</p>
    <p>Note: The max and min are taken over all possible paths from x to y.</p>
    <p>Theorem 3.2.1</p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Then</p>
    <p>1) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>) and</p>
    <p>2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>Proof:</p>
    <p>1) Any path ρ x to x from passes through x. Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. On the other hand, x is itself a path of length 0, for which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Hence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The same argument shows 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>2) Path reversal preserves path strength. Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>Theorem 3.2.2</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Proof:</p>
    <p>Suppose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is a path from x to y. Then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Similarly,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Proposition 3.2.1</p>
    <p>The degree of connectedness 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>) is a reflexive and symmetric relation but not necessarily transitive</p>
    <p>Proof:</p>
    <p>From proposition 1 above;</p>
    <p>Reflexive: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>) and</p>
    <p>Symmetry: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>Transitive: Suppose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are connected since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Similarly 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are connected since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. However 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are not connected since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>) is not an equivalence relation.</p>
    <p>Just like in fuzzy connectedness, this concept of bipolar fuzzy connectedness is not an equivalence relation. Nevertheless, it remains a useful relation since the analogous notion of “connected components” may be defined in the bipolar fuzzy setting. In the next section, this definition is explored and the accompanying properties are discussed.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Connected Components in Bipolar Fuzzy Graphs</title>
    <p>To define the connected components in a bipolar fuzzy graph, both the positive and negative edges while traversing the graph are considered. The traversal process will involve following positive edges in one direction and negative edges in the opposite direction to ensure a comprehensive understanding of the relationships. Consequently, working with bipolar fuzzy graphs will involve the inclusion of both fuzzy memberships and bipolar weights.</p>
    <p>In this section, the concepts of fuzzy components are extended by defining their analogous versions in bipolar fuzzy graphs. These concepts are; Plateaus, Tops and Bottoms</p>
    <p>Definition 3.3.1</p>
    <p>A μ<sup>+</sup>-plateau (resp. μ<sup>−</sup>-plateau) in a bipolar fuzzy subset μ is a maximal μ<sup>+</sup>-connected (resp. μ<sup>−</sup>-connected) connected of subset A on which μ<sup>+</sup> (resp. μ<sup>−</sup>) has a constant value. That is, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ⊆ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is a plateau if</p>
    <p>1) A is μ<sup>+</sup>-connected (resp. μ<sup>−</sup>-connected),</p>
    <p>2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>),</p>
    <p>3) For all pairs of adjacent vertices such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∉ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <menclose notation="updiagonalstrike"> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
       </menclose> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <menclose notation="updiagonalstrike"> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
       </menclose> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <p>Note: 1) If A is both a μ<sup>+</sup>-plateau and a μ<sup>−</sup>-plateau then we say that A is a μ-plateau.</p>
    <p>2) Any 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> can only belong to one and only one μ<sup>+</sup>-plateau (resp. μ<sup>−</sup>-plateau).</p>
    <p>Definition 3.3.2 μ<sup>+</sup>-Top (resp. μ<sup>−</sup>-Top)</p>
    <p>A μ<sup>+</sup>-plateau (resp. μ<sup>−</sup>-plateau) is called a μ<sup>+</sup>-Top (resp. μ<sup>−</sup>-Top) if whenever 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∉ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. If A is both a μ<sup>+</sup>-Top and a μ<sup>−</sup>-Top then we say that A is a μ-Top.</p>
    <p>A μ<sup>+</sup>-plateau (resp. μ<sup>−</sup>-plateau) is called a μ<sup>+</sup>-Bottom (resp. μ<sup>−</sup>-Bottom) if whenever 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∉ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>). If A is both a μ<sup>+</sup>-Bottom and a μ<sup>−</sup>-Bottom then we say that A is a μ-Bottom.</p>
    <p>Proposition 3.3.1</p>
    <p>Let A be a bipolar fuzzy subset</p>
    <p>1) A is a μ-plateau iff it is a 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-plateau.</p>
    <p>2) A is a μ-Bottom iff it is a 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-Top (resp. A is a μ-Top iff it is a 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-Bottom).</p>
    <p>Proof:</p>
    <p>The proofs are intuitive hence omitted.</p>
    <p>Remark <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134881-1">
      [1]
     </xref>: In the crisp sense, the plateaus will represent connected components of the underlying set X and of its complement X<sup>c</sup>.</p>
    <p>Definition 3.3.3</p>
    <p>Suppose A is a μ-Top, then we may associate to A the following sets;</p>
    <p>1) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≥ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Π 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Π 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≥ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≥ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>3) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            Σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mo>
             ∃ 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mtext>
             with 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ≥ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Theorem 3.3.1</p>
    <p>Let A be a μ-Top, then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Π 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Π 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           ⊆ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>From the definitions above, a point x belongs in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (resp 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) if there exists a monotonically nondecreasing bipolar fuzzy path from x to A. Consequently, it is not possible to have a peak higher than the Top A. By the same argument, if a point x belongs in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (resp 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) or x belongs in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (resp 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) then there cannot exist a peak higher than the Top A between x and A.</p>
    <p>Corollary 3.3.1</p>
    <p>Let A and B be two μ-Top. Then A and B cannot be adjacent to each other.</p>
    <p>Proof:</p>
    <p>If they have the same height, then A and B are a single μ-Top. If A and B have different heights, then the shorter one cannot be a μ-Top.</p>
    <p>Proposition 3.3.2</p>
    <p>Let A<sup>+</sup> be a μ<sup>+</sup>-Top and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mo>
           ∃ 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mtext>
           with 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is essentially the set of all points of X that are connected to points of A<sup>+</sup>.</p>
    <p>Proof</p>
    <p>Let X, a nonempty set of integer coordinate points endowed with a k-adjacency relation, be connected to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Then there exists a path ρ from x to y such that for all points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∉ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ. But form the proposition above this is not possible since the path ρ must pass through a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </math> adjacent to A<sup>+</sup> but not in A<sup>+</sup>. Therefore, it is mandatory that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> hence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ.</p>
    <p>Conversely, if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by above proposition. Therefore, there exists a path ρ from x to a point y of A<sup>+</sup> such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, implying that x is connected to y.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_4">
    <title>3.4. Bipolar Fuzzy Surroundness</title>
    <p>The extent to which a digital structure is surrounded is related to how much the path must change direction in order to reach the boundary without intersections.</p>
    <p>Definition 3.4.1</p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> be bipolar fuzzy subsets of X. B is said to separate A from C if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and all paths ρ from x to y there exists a point y on the path ρ such that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In this formulation, B surrounds A if it separates A from the border of X.</p>
    <p>Theorem 3.4.1</p>
    <p>The relation B surrounds A is a weak partial order. i.e. the relation is reflexive, antisymmetric and Transitive.</p>
    <p>Proof</p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> be bipolar fuzzy subsets of X. Then,</p>
    <p>1) Reflexivity: A surrounds A is intuitive.</p>
    <p>2) Transitivity: Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and ρ be any path from x to the border of B. If B surrounds C, then there exists a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and if A surrounds B, then similarly there exists a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> on the path ρ such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> hence A surrounds C.</p>
    <p>3) Antisymmetry: suppose A surrounds B and B surrounds A. Then to proof that the relation is antisymmetric, it is enough to show that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ∧ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> surrounds both A and B. Now let ρ be any path from x to the border of B and y be the last point on the path such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Since A surrounds B then there exists a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </math> on the path ρ beyond y (or possibly y itself) such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Similarly, since B surrounds A, then there exists a point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
     </math> on the path ρ beyond 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </math> (or possibly 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </math> itself) such that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ″ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ″ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. From the choice of, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> so that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∧ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∧ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Since x is arbitrary, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         ∧ 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> surrounds A and similarly surrounds B.</p>
    <p>The relation is a weak partial order.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Conclusion</title>
   <p>This paper has extended some very fundamental concepts of fuzzy digital topology into the realm of bipolar fuzzy digital topology. The utility of these concepts in the bipolar fuzzy environment is critical in the accurate modelling of real-life phenomena since both the positive and negative membership degrees of belonging have been accommodated. The consistency of connected components in bipolar fuzzy sets has been confirmed, implying that these concepts may be applied in solving problems in fields such as decision-making and pattern recognition.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.134881-ref1">
    <label>1</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Rosenfeld, A. (1979) Fuzzy Digital Topology. Information and Control, 40, 76-87. &gt;https://doi.org/10.1016/s0019-9958(79)90353-x
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref2">
    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Atanassov, K.T. (1986) Intuitionistic Fuzzy Sets. Fuzzy Sets and Systems, 20, 87-96. &gt;https://doi.org/10.1016/s0165-0114(86)80034-3
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref3">
    <label>3</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Zhang, W. (1998) YinYang Bipolar Fuzzy Sets. IEEE International Conference on Fuzzy Systems, 1, 835-840.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref4">
    <label>4</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Kim, J., Samanta, S.K., Lim, P.K., Lee, J.G. and Hur, K. (2019) Bipolar Fuzzy Topological Spaces. Fuzzy Sets and Systems, 5, 1-26.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref5">
    <label>5</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Lee, K. (2004) Comparison of Interval-Valued Fuzzy Sets, Intuitionistic Fuzzy Sets, and Bipolar-Valued Fuzzy Sets. Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, 14, 125-129. &gt;https://doi.org/10.5391/jkiis.2004.14.2.125
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref6">
    <label>6</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Jun, Y.B. and Park, C.H. (2009) Filters of BCH-Algebras Based on Bipolar-Valued Fuzzy Sets. International Mathematics Forum, 4, 631-643.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref7">
    <label>7</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Mondal, T.K. and Samanta, S.K. (1999) Topology of Interval-Valued Fuzzy Sets. Indian Journal of Pure and Applied Mathematics, 30, 23-38.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref8">
    <label>8</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Edward, C. and Lang, L. (2000) Digital Topology: Graph-Theoretical vs. Topological. Information and Control, 37, 55-61.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref9">
    <label>9</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Herman, G.T. (1998) Geometry of Digital Spaces. Applied and Numerical Harmonic Analysis, 11, 95-102.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref10">
    <label>10</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Šlapal, J. (2013) Topological Structuring of the Digital Plane. Discrete Mathematics&amp;Theoretical Computer Science, 15, 165-176. &gt;https://doi.org/10.46298/dmtcs.601
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref11">
    <label>11</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Han, S. (2005) Non-Product Property of the Digital Fundamental Group. Information Sciences, 171, 73-91. &gt;https://doi.org/10.1016/j.ins.2004.03.018
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref12">
    <label>12</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Han, S. (2016) Banach Fixed Point Theorem from the Viewpoint of Digital Topology. Journal of Nonlinear Sciences and Applications, 9, 895-905. &gt;https://doi.org/10.22436/jnsa.009.03.19
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref13">
    <label>13</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Ege, O. and Karaca, I. (2016) Banach Fixed Point Theorem for Digital Images. Journal of Nonlinear Sciences and Applications, 8, 237-245. &gt;https://doi.org/10.22436/jnsa.008.03.08
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref14">
    <label>14</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Eckhardt, U. and Latecki, L. (2008) Digital Topology. Trends in Pattern Recognition Computer. Vision Image Understanding, 50, 189-201.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref15">
    <label>15</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Akram, M. and Dudek, W.A. (2011) Regular Bipolar Fuzzy Graphs. Neural Computing and Applications, 21, 197-205. &gt;https://doi.org/10.1007/s00521-011-0772-6
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref16">
    <label>16</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Lee, J. and Hur, K. (2019) Bipolar Fuzzy Relations. Mathematics, 7, Article No. 1044. &gt;https://doi.org/10.3390/math7111044
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.134881-ref17">
    <label>17</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Zimmermann, H.J. (2001) Fuzzy Set Theory and Its Application. Kluwer.
    </mixed-citation>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>