§ 3. Các tác động
1. Các tác động
Định nghĩa 1
Cho và E là hai tập hợp. Một ánh xạ của vào tập hợp các ánh xạ của E vào chính nó được gọi là một tác động của trên E.
Cho là một tác động của trên E. Ánh xạ (tương ứng. ) được gọi là luật tác động trái (tương ứng. phải) của trên E† liên kết với tác động đã cho của trên E. Cho một ánh xạ của (tương ứng. ) vào E, tồn tại duy nhất một tác động của trên E sao cho luật tác động trái (tương ứng. phải) liên kết là (Lý thuyết tập hợp, II, § 5, no. 2, Mệnh đề 3).
Trong chương này, để rút gọn cách viết, ta sẽ nói "luật tác động"
† Hoặc đôi khi là phép toán ngoài của hợp thành trên E với là tập hợp tác động.
thay cho "luật tác động trái". Phần tử của E (với và ) đôi khi được gọi là biến đổi của dưới tác động của hoặc hợp thành của và . Nó thường được ký hiệu bằng ký hiệu nhân trái (tương ứng. phải) (tương ứng. ), dấu chấm có thể được bỏ đi; khi đó hợp thành của và được gọi là tích của và (tương ứng. và ). Ký hiệu lũy thừa cũng được dùng. Trong các lập luận của các đoạn sau, nói chung ta sẽ dùng ký hiệu . Các phần tử của thường được gọi là toán tử.
Ví dụ
(1) Cho E là một nửa magma kết hợp được viết theo phép nhân. Ánh xạ liên kết với một số nguyên dương ngặt ánh xạ của E vào chính nó là một tác động của trên E. Nếu E là một nhóm, ánh xạ liên kết với một số nguyên hữu tỉ ánh xạ của E vào E là một tác động của trên E.
(2) Cho E là một nửa magma với luật được ký hiệu bởi . Ánh xạ liên kết với ánh xạ của tập hợp các tập con của E vào chính nó là một tác động của E trên .
(3) Cho E là một tập hợp. Ánh xạ đồng nhất của là một tác động của trên E, được gọi là tác động chính tắc. Luật tác động tương ứng là ánh xạ của vào E.
(4) Cho là một họ các tập hợp. Với mọi , cho là một tác động của trên E. Cho là tổng của các (Lý thuyết tập hợp, II, § 4, no. 8). Ánh xạ của lên , mở rộng các , là một tác động của trên E. Điều này cho phép ta rút gọn việc nghiên cứu một họ các tác động về việc nghiên cứu một tác động duy nhất.
(5) Cho một tác động của lên E với luật được ký hiệu bởi , một tập con của và một tập con X của E, ký hiệu tập hợp các với và ; khi gồm một phần tử duy nhất , nói chung ta viết thay cho . Ánh xạ gắn với ánh xạ là một tác động của lên , được gọi là dẫn xuất từ tác động đã cho bằng cách mở rộng lên tập hợp các tập con.
(6) Cho là một tác động của lên E. Cho g là một ánh xạ từ vào . Khi đó ánh xạ là một tác động của lên E.
(7) Cho là một luật hợp thành trên một tập hợp E. Ánh xạ (tương ứng. ) (§ 2, no. 2) gắn với phần tử phép tịnh tiến trái (tương ứng. phải) bởi là một tác động của E lên chính nó; nó được gọi là tác động trái (tương ứng. phải) của E lên chính nó dẫn xuất từ luật đã cho. Khi là giao hoán, hai tác động này trùng nhau.
Luật của tác động trái (tương ứng. phải) liên kết với là (tương ứng. luật đối của ). Luật của tác động phải (tương ứng. trái) liên kết với là (tương ứng. luật đối của ).
Cho là các tập hợp, là một tác động của lên E và là một tác động của lên F. Một -*cấu xạ từ E vào F*, hay ánh xạ từ E vào F tương thích với tác động của , là một ánh xạ từ E vào F sao cho
với mọi và . Hợp thành của hai cấu xạ là một cấu xạ .
Cho là các tập hợp, là một tác động của trên , là một tác động của trên và là một ánh xạ của vào . Một -cấu xạ của vào là một ánh xạ của vào sao cho
2. Các tập con ổn định dưới một tác động. Tác động cảm sinh
Định nghĩa 2
Một tập con của một tập hợp được gọi là ổn định dưới một tác động của trên nếu với mọi . Một phần tử của được gọi là bất biến dưới một phần tử của nếu .
Giao của một họ các tập con ổn định của dưới một tác động đã cho là ổn định. Do đó tồn tại một tập con ổn định nhỏ nhất của chứa một tập con đã cho của ; nó được gọi là được sinh bởi ; nó gồm các phần tử , trong đó với mọi .
Nhận xét
Cho là một magma với luật được ký hiệu bởi . Cần lưu ý rằng một tập con của ổn định dưới tác động trái của trên chính nó không nhất thiết ổn định dưới tác động phải của trên chính nó; một tập con của ổn định dưới tác động trái (tương ứng phải) của trên chính nó thì ổn định dưới luật trên , nhưng điều đảo lại nói chung không đúng. Chính xác hơn, ổn định dưới luật trên khi và chỉ khi trong khi ổn định dưới tác động trái (tương ứng phải) của trên chính nó khi và chỉ khi (tương ứng ).
Ví dụ
Lấy magma là tập với phép nhân. Tập là ổn định đối với luật nội tại của , nhưng tập con ổn định đối với tác động của trên chính nó sinh bởi là toàn bộ .
Định nghĩa 3
Cho là một tác động của trên và là một tập con ổn định của . Ánh xạ gắn với một phần tử hạn chế của lên (được xem như một ánh xạ từ vào chính nó) là một tác động của trên được gọi là cảm sinh bởi tác động đã cho.
3. Tác động thương
Định nghĩa 4
Cho là một tác động của một tập hợp trên một tập hợp . Một quan hệ tương đương trên được gọi là tương thích với tác động đã cho nếu, với mọi phần tử và của sao cho và mọi . Ánh xạ gắn với một phần tử ánh xạ của vào chính nó dẫn xuất từ bằng cách chuyển qua các thương là một tác động của trên được gọi là thương của tác động của trên .
Cho là một magma và là một quan hệ tương đương trên . được gọi là trái (tương ứng phải) tương thích với luật trên nếu nó tương thích với tác động trái (tương ứng
phải) của E trên chính nó dẫn xuất từ luật trên E. Để R tương thích với luật trên E thì điều kiện cần và đủ là nó tương thích trái và phải với luật trên E.
Chúng ta để cho độc giả phát biểu và chứng minh các mệnh đề tương tự của các Mệnh đề 6, 7 và 8 của § 1, no. 6.
4. Tính phân phối
Định nghĩa 5
Cho và F là các tập hợp và u là một ánh xạ từ vào F. Cho . Giả sử và F được cho các cấu trúc của magma. u được gọi là phân phối đối với biến chỉ số i nếu ánh xạ bộ phận
là một đồng cấu của vào F đối với mọi cố định trong và .
Nếu ký hiệu các luật nội tại trên và F, tính phân phối của u được cho bởi các đẳng thức
(1)
với .
Ví dụ
Cho E là một monôit (tương ứng nhóm) được viết theo phép nhân. Ánh xạ từ (tương ứng ) vào E là phân phối đối với biến thứ nhất bởi đẳng thức (với phép cộng là luật trên ). Nếu E là giao hoán, ánh xạ này là phân phối đối với biến thứ hai bởi đẳng thức .
Mệnh đề 1
Cho và F là các nửa nhóm giao hoán được viết cộng tính và cho u là một ánh xạ từ vào F, có tính phân phối đối với tất cả các biến. Với , cho là một tập hợp hữu hạn không rỗng và là một họ các phần tử của . Đặt với . Khi đó
(2)
tổng được lấy trên tất cả các dãy thuộc .
Ta lập luận bằng quy nạp theo n, trường hợp suy ra từ công thức (2) của § 1, no. 2. Từ cùng tham chiếu đó
(3)
với và ánh xạ từ vào là một đồng cấu magma. Theo giả thiết quy nạp áp dụng cho các ánh xạ phân phối từ vào ,
(4)
Nhận xét
Nếu với và (), thì công thức (2) vẫn đúng cho các họ có giá hữu hạn.
Một trường hợp đặc biệt của Định nghĩa 5 là trường hợp trong đó là luật tác động liên kết với tác động của một tập hợp trên một magma . Nếu có tính phân phối đối với biến thứ hai, cũng nói rằng tác động của trên magma là phân phối. Nói cách khác:
Định nghĩa 6
Một tác động* của một tập hợp trên một magma được gọi là phân phối nếu, với mọi , ánh xạ là một tự đồng cấu của magma .
Nếu ký hiệu luật của magma và ký hiệu luật tác động liên kết với tác động của trên , thì tính phân phối của luật sau được biểu diễn bởi công thức (6)
Do lạm dụng ngôn ngữ, cũng nói rằng luật là phân phối (hoặc phân phối phải) đối với luật .
Công thức (2) của § 1, no. 2 chỉ ra rằng khi đó, với mọi dãy có thứ tự các phần tử của và mọi , (7)
Nếu một tác động là phân phối được và một quan hệ tương đương trên tương thích với luật hợp thành của và tác động , thì tác động thương trên là phân phối được.
Khi luật trên được viết theo dạng nhân, ta thường dùng ký hiệu lũy thừa cho một luật tác động phân phối được đối với phép nhân này, sao cho tính phân phối được biểu diễn bởi đẳng thức . Nếu luật trên E được viết theo dạng cộng, ta thường dùng ký hiệu nhân trái (tương ứng. phải) (tương ứng. ) cho một luật tác động phân phối được đối với phép cộng này, tính phân phối được biểu diễn bởi đẳng thức
Ta cũng có thể xét trường hợp có một luật nội tại, ký hiệu bởi , và luật tác động là phân phối được đối với biến thứ nhất, nghĩa là
(8)
(9)
5. Tính phân phối của một luật nội tại đối với một luật nội tại khác
Định nghĩa 7
Cho và là hai luật nội tại trên một tập hợp E. Luật được gọi là phân phối được đối với luật nếu
(10)
Chú ý rằng (10) và (11) là tương đương nếu luật là giao hoán. Nói chung, một trong các luật được viết theo dạng cộng và luật kia theo dạng nhân; nếu phép nhân phân phối được đối với phép cộng, thì:
(12)
Ví dụ
(1) Trong tập hợp các tập con của một tập hợp E, mỗi luật nội tại và đều phân phối được đối với chính nó và đối với luật kia. Điều này suy ra từ các công thức dạng
(2) Trong (và nói chung, trong mọi tập sắp thứ tự toàn phần) mỗi luật sup và inf đều phân phối được đối với luật kia và đối với chính nó.
(3) Trong (và nói chung trong mọi vành) phép nhân phân phối được đối với phép cộng.
(4) Trong phép cộng và phép nhân phân phối được đối với các luật sup và inf.
Bài tập
Xem các bài tập cho § 3.