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§ 1。 律合成; 结合性; 交换律
1. 律 / 合成
令 E 为集合。 E × E 的映射 f 入 E 称为 E 上的合成律。 有序对 (x, y) ∈ E × E 的 f 的值 f(x, y) 在此律下称为 x 和 y 的合成。 集合与律合成称为岩浆。
被以下引用 1 被以下引用 I § 7. 。免费幺半群,免费群
x和y的合成通常通过将x和y写在定义的阶中并用所讨论的律特征符号(可以同意省略的符号)将它们分开来表示。最常用的符号是 + 和 .,如果需要,通常对流是省略后者; x和y的这些符号合成分别写为x + y和x.y或xy。用符号+表示的律通常称为加法(合成x + y称为x和y的和),我们说它是相加写的; 律用符号 表示。通常被称为乘法 (合成 x.y = xy 被称为 x 和 y 的乘积),我们说它是乘法写的。在本章第1至第3段的一般论证中,我们通常使用符号⊔和⊓来表示合成中的任意律。
通过语言滥用,将 E × E 的子集映射转换成 E 是有时称为合成律,并非在 E 上到处都有定义。
(1) 映射 (X, Y) ↦ X ∪ Y 和 (X, Y) ↦ X ∩ Y 是集合上的合成律子集 / 集合 E。
(2) 在自然数、加法、乘法、幂运算的集合 N 上,合成的律 (律下 x ∈ N 和 y ∈ N 的合成是分别用 x + y、xy 或 x.y 和 x^y) 表示(集合理论,III, § 3, no. 4)。
(3) 设E为集合; 映射 (X, Y) ↦ X ⋅ Y 为 E × E 子集集合上合成律 (集合理论,II, § 3, no. 3, 定义6); 映射 (f, g) ↦ f ⋅ g 为 E 的映射集合上的合成律变为 E (集合理论,II, § 5, no. 2)。
(4) 设E为格子(集合理论,III, § 1, no. 11);如果sup(x, y)表示集合 {x, y}中的最小上界,则映射 (x, y) ↦sup(x, y)是E上合成的律。对于下确界 inf(x, y)也是如此。上面的例 1 是这种情况的一个特例,P ( E ) \mathfrak{P}(E) P ( E ) 按包含排序。
(5) 令( E t ) t ∈ I (E_t)_{t \in I} ( E t ) t ∈ I 为岩浆族。让τ t \tau_t τ t 表示E t E_t E t 上合成的律。 映射
( ( x i ) , ( y i ) ) ↦ ( ( x i τ t y i ) )
((x_i), (y_i)) \mapsto ((x_i \tau_t y_i))
(( x i ) , ( y i )) ↦ (( x i τ t y i )) 乘积
E = ∏ t ∈ I E t E = \prod_{t \in I} E_t E = ∏ t ∈ I E t 上合成的律,称为律
τ t \tau_t τ t 的*乘积*。 集合 E 与律称为岩浆
E t E_t E t 的*乘积岩浆*。特别地,如果所有的岩浆
E t E_t E t 都等于同一个岩浆M,我们从M*得到I的*岩浆映射。
设( x , y ) ↦ x τ y (x, y) \mapsto x \tau y ( x , y ) ↦ xτ y 为集合E上合成的律。给定E的任意两个子集X,Y,X τ Y X \tau Y X τ Y (前提是记号不会导致混淆†)将表示集合 E 中的元素 x τ y x \tau y xτ y ,其中 x ∈ X , y ∈ Y x \in X, y \in Y x ∈ X , y ∈ Y (在其他字、X × Y X \times Y X × Y 中的像位于映射 ( x , y ) ↦ x τ y (x, y) \mapsto x \tau y ( x , y ) ↦ xτ y 下)。
如果a ∈ E a \in E a ∈ E ,我们通常写a τ Y a \tau Y a τ Y 代替{ a } τ Y \{a\} \tau Y { a } τ Y ,写X τ a X \tau a X τ a 代替X τ { a } X \tau \{a\} X τ { a } 。 映射( X , Y ) ↦ X τ Y (X, Y) \mapsto X \tau Y ( X , Y ) ↦ X τ Y 是E的子集集合上合成律。
引用了 4 引用了 E III § 3. Equipotent sets. Cardinals , 定义 6, E II § 3 , E II § 5. 集族的积 , E III § 1. 序关系。 有序集
设 E 为岩浆,τ \tau τ 表示其合成的律。 E 上的合成 ( x , y ) ↦ y τ x (x, y) \mapsto y \tau x ( x , y ) ↦ y τ x 的律称为上面的相反。 集合 E 与律称为 E 的对向岩浆。
引用了 1 引用了 E IV § 1. 结构和同构
令E和E'为两股岩浆;我们将用相同的符号 τ \tau τ 来表示它们的律。符合一般定义 (集合理论 , IV, § 1, no. 5),E 的双射映射 f 到 E' 上,使得
f ( x τ y ) = f ( x ) τ f ( y )
f(x \tau y) = f(x) \tau f(y)
f ( xτ y ) = f ( x ) τ f ( y ) 对于每个有序对 ( x , y ) ∈ E × E (x, y) \in E \times E ( x , y ) ∈ E × E 被称为 E 到 E'* 的 *同构的。如果 E 到 E' 上存在同构,则 E 和 E' 被称为“同构的”。
更一般地说:
将 E 的映射 f 转化为 E',使得关系 (1) 对于每个有序对 ( x , y ) ∈ E × E (x, y) \in E \times E ( x , y ) ∈ E × E 成立,称为同态或态射,将 E 转化为 E';如果 E = E ′ E = E' E = E ′ ,f 称为 E 的自同态。
被以下引用 1 被以下引用 定理 1 (结合性定理)
岩浆E的恒等映射是同态,两个同态的合成是同态。
† 以下是例,其中原理会导致混乱,因此不应使用。假设所讨论的合成的律是律( A , B ) ↦ A ∪ B (A, B) \mapsto A \cup B ( A , B ) ↦ A ∪ B 之间的子集和集合E; 律 / 合成
( A , B ) ↦ F ( A , B )
(\mathscr{A}, \mathscr{B}) \mapsto F(\mathscr{A}, \mathscr{B})
( A , B ) ↦ F ( A , B ) 在子集与 P ( E ) \mathfrak{P}(E) P ( E ) 之间导出,F ( A , B ) F(\mathscr{A}, \mathscr{B}) F ( A , B ) 是 A ∪ B A \cup B A ∪ B 的集合与 A ∈ A , B ∈ B A \in \mathscr{A}, B \in \mathscr{B} A ∈ A , B ∈ B ;但F ( A , B ) F(\mathscr{A}, \mathscr{B}) F ( A , B ) 不应该用A ∪ B \mathscr{A} \cup \mathscr{B} A ∪ B 表示,因为这个记号已经有不同的含义(A \mathscr{A} A 的并和B \mathscr{B} B 被视为P ( E ) \mathfrak{P}(E) P ( E ) 的子集)。
对于 E 到 E' 的映射 f f f 为同构,它是双射同态是充分必要的,并且 f − 1 f^{-1} f − 1 是 E' 到 E 的同构。
2. 合成已订购序列元素
回想一下,集合 E 的元素族是集合 I 的映射 i ↦ x i i \mapsto x_i i ↦ x i (称为索引集合)到 E 中;如果索引集合是有限的,则族 ( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 称为有限族。
E 的元素的有限族 ( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 其下标集合 I 是全序的,称为 E 的有序序列 of 元素。
特别是,每个有限序列( x i ) i ∈ H (x_i)_{i \in H} ( x i ) i ∈ H ,其中H是集合的有限子集,自然数的N \mathbf{N} N ,如果给定由关系诱导的序关系,则可以将其视为有序序列。 m ≤ n m \leq n m ≤ n 自然数之间。
如果存在 I 的有序集合同构 ϕ \phi ϕ 到 K 上,使得 y ϕ ( i ) = x i y_{\phi(i)} = x_i y ϕ ( i ) = x i 对于所有 i ∈ I i \in I i ∈ I ,则两个有序序列 ( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 和 ( y k ) k ∈ K (y_k)_{k \in K} ( y k ) k ∈ K 被称为相似。
每个有序的序列( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A 都类似于合适的有限序列。因为在 N \mathbf{N} N 的区间 [ 0 , n ] [0, n] [ 0 , n ] 上存在 A 的递增双射。
令*( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A *为岩浆E中元素的有序序列,其索引集合A非空。有序序列* ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A 的合成(在律 T下),*表示为*∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α ,*是A中元素的数上的归纳定义的E的元素,如下:
被以下引用 1 被以下引用 命题 1, V § 11
(1) 如果 A = { β } A = \{\beta\} A = { β } 则 ∏ α ∈ A x α = x β \prod_{\alpha \in A} x_\alpha = x_\beta ∏ α ∈ A x α = x β ;
(2) 如果 A 有 p > 1 p > 1 p > 1 元素,β \beta β 是 A 和 A ′ = A − { β } A' = A - \{\beta\} A ′ = A − { β } 的最小元素,*则* ∏ α ∈ A x α = x β T ( ∏ α ∈ A ′ x α ) \prod_{\alpha \in A} x_\alpha = x_\beta \ T \left( \prod_{\alpha \in A'} x_\alpha \right) ∏ α ∈ A x α = x β T ( ∏ α ∈ A ′ x α ) 。
紧接着(通过索引集合中元素的数上的归纳)两个相似有序序列的合成相等;特别是,任何有序的序列的合成等于有限序列的合成。如果 A = { λ , μ , ν } A = \{\lambda, \mu, \nu\} A = { λ , μ , ν } 有三个元素 (λ < μ < ν \lambda < \mu < \nu λ < μ < ν ) 合成 ∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α 则为 x λ T ( x μ T x ν ) x_\lambda \ T \ (x_\mu \ T \ x_\nu) x λ T ( x μ T x ν ) 。
3. 联想律
合成* ( x , y ) ↦ x ⊤ y (x, y) \mapsto x \top y ( x , y ) ↦ x ⊤ y 在集合 E 上的 律被称为结合性,如果对于所有元素 x , y , z x, y, z x , y , z 在 E 中,
( x ⊤ y ) ⊤ z = x ⊤ ( y ⊤ z ) .
(x \top y) \top z = x \top (y \top z).
( x ⊤ y ) ⊤ z = x ⊤ ( y ⊤ z ) . 律具有缔合性的岩浆称为缔合性岩浆 。
结合律律的相反律是结合律。
定理 1 (结合性定理) 055J
设* E 为缔合岩浆,其律表示为 ⊤ \top ⊤ 。 设 A 是一个全序非空有限集合,它是非空子集 ( B i ) i ∈ I (B_i)_{i \in I} ( B i ) i ∈ I 的有序序列的并,使得关系* α ∈ B i , β ∈ B j , i < j \alpha \in B_i, \beta \in B_j, i < j α ∈ B i , β ∈ B j , i < j 隐含 α < β \alpha < \beta α < β ; 让 ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A *成为*E*中元素的有序序列,其中*A*作为索引集合*。 然后
∏ α ∈ A x α = ∏ i ∈ I ( ∏ α ∈ B i x α )
\prod_{\alpha \in A} x_\alpha = \prod_{i \in I} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right)
α ∈ A ∏ x α = i ∈ I ∏ ( α ∈ B i ∏ x α )
引用了 3 · 被以下引用 5 引用了 E II § 5. 集族的积 , E III § 3. Equipotent sets. Cardinals , 定义 3
被以下引用 习题 3, § 1 , 命题 2 , 定理 3 , 定义 3, I § 2 , 命题 3, I § 7
† 如果存在与集合论(*集合理论*、II, § 5, no. 3)中定义的乘积或集合x α x_\alpha x α 混淆的风险,则必须避免使用此术语和记号∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α 。然而,如果x α x_\alpha x α 是基数,加法(或乘法)是基数和(或乘积),则上面记号中∑ α ∈ A x α \sum_{\alpha \in A} x_\alpha ∑ α ∈ A x α (或∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α )表示的基数是基数( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A 家族的和(分别为红衣主教乘积)(*集合理论*,III, § 3, no. 3)。
§ 1.3
我们通过归纳在A A A 的基数n n n 上证明定理。设p p p 为I I I 的基数,h h h 是其最小的元素;让J = I − { h } J = I - \{h\} J = I − { h } 。如果n = 1 n = 1 n = 1 ,由于B i B_i B i 非空,必然p = 1 p = 1 p = 1 和定理是明显的。否则,假设定理对于最多 n − 1 n - 1 n − 1 元素的索引集合成立,我们区分两种情况:
(a) B h B_h B h 有一个元素 β \beta β 。让C = ⋃ i ∈ J B i C = \bigcup_{i \in J} B_i C = ⋃ i ∈ J B i 。 (3) 的左侧等于定义,等于x β ⊤ ( ∏ α ∈ C x α ) x_\beta \top \left( \prod_{\alpha \in C} x_\alpha \right) x β ⊤ ( ∏ α ∈ C x α ) ;右边等于定义,
x β ⊤ ( ∏ i ∈ J ( ∏ α ∈ B i x α ) ) ;
x_\beta \top \left( \prod_{i \in J} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right) \right);
x β ⊤ ( i ∈ J ∏ ( α ∈ B i ∏ x α ) ) ; 结果源自假设
C C C 和
( B i ) i ∈ J (B_i)_{i \in J} ( B i ) i ∈ J 定理为真。
(b) 否则,令 β \beta β 为 A A A 中最小的元素(因此也是 B h B_h B h );让 A ′ = A − { β } A' = A - \{\beta\} A ′ = A − { β } 并让 B i ′ = A ′ ∩ B i B'_i = A' \cap B_i B i ′ = A ′ ∩ B i 得到 i ∈ I i \in I i ∈ I ;然后B i ′ = B i B'_i = B_i B i ′ = B i 换i ∈ J i \in J i ∈ J 。 集合 A ′ A' A ′ n − 1 n - 1 n − 1 元素和条件定理持有A ′ A' A ′ 及其子集 B i ′ B'_i B i ′ ;因此通过假设:
∏ α ∈ A ′ x α = ( ∏ α ∈ B h ′ x α ) ⊤ ( ∏ i ∈ J ( ∏ α ∈ B i x α ) ) .
\prod_{\alpha \in A'} x_\alpha = \left( \prod_{\alpha \in B'_h} x_\alpha \right) \top \left( \prod_{i \in J} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right) \right).
α ∈ A ′ ∏ x α = α ∈ B h ′ ∏ x α ⊤ ( i ∈ J ∏ ( α ∈ B i ∏ x α ) ) . 用每条边形成
x β x_\beta x β 的合成,我们在左侧使用定义、
∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α ,在右侧使用结合性,
( x β ⊤ ( ∏ α ∈ B h ′ x α ) ) ⊤ ( ∏ i ∈ J ( ∏ α ∈ B i x α ) )
\left( x_\beta \top \left( \prod_{\alpha \in B'_h} x_\alpha \right) \right) \top \left( \prod_{i \in J} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right) \right)
x β ⊤ α ∈ B h ′ ∏ x α ⊤ ( i ∈ J ∏ ( α ∈ B i ∏ x α ) ) 它等于定义 3,等于公式 (3) 的右侧。
对于序列 ( x i ) i ∈ [ p , q ] (x_i)_{i \in [p, q]} ( x i ) i ∈ [ p , q ] 的 ⊤ \top ⊤ 合成 ∏ p ≤ i ≤ q x i \prod_{p \leq i \leq q} x_i ∏ p ≤ i ≤ q x i 表示的结合词律也表示(因为不会产生混淆)
x p ⊤ ⋯ ⊤ x q .
x_p \top \cdots \top x_q.
x p ⊤ ⋯ ⊤ x q . 定理 1 的一个特例是公式
x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n = ( x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n − 1 ) ⊤ x n .
x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_n = (x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n-1}) \top x_n.
x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n = ( x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n − 1 ) ⊤ x n . 考虑
n n n 项的有序序列,其所有项都等于相同的元素
x ∈ E x \in E x ∈ E 。该序列中的合成用
∏ n x \prod^n x ∏ n x 表示,对于律用
⊤ \top ⊤ 表示,
∏ n x \prod^n x ∏ n x 对律用
⊥ \perp ⊥ 表示。对于律乘法书写,合成表示为
x n x^n x n ,称为
x x x 的第
n n n *幂*。对于律加法写成合成通常用
n x nx n x 表示。将结合性定理应用于有序序列,其所有项都相等,给出等式
n 1 + n 2 + ⋯ + n p T x = ( n 1 T x ) T ( n 2 T x ) T ⋯ T ( n p T x ) .
\frac{n_1 + n_2 + \cdots + n_p}{T} x = \left( \frac{n_1}{T} x \right) T \left( \frac{n_2}{T} x \right) T \cdots T \left( \frac{n_p}{T} x \right).
T n 1 + n 2 + ⋯ + n p x = ( T n 1 x ) T ( T n 2 x ) T ⋯ T ( T n p x ) .
特别是,如果p = 2 p = 2 p = 2 ,
m + n T x = ( m T x ) T ( n T x )
\frac{m+n}{T} x = \left( \frac{m}{T} x \right) T \left( \frac{n}{T} x \right)
T m + n x = ( T m x ) T ( T n x ) 如果
n 1 = n 2 = ⋯ = n p = m n_1 = n_2 = \cdots = n_p = m n 1 = n 2 = ⋯ = n p = m ,
p m T x = p T ( m T x ) .
\frac{pm}{T} x = \frac{p}{T} \left( \frac{m}{T} x \right).
T p m x = T p ( T m x ) .
如果X X X 是E E E 的子集,我们用有时表示,与上面的记号一致,用p T X \frac{p}{T} X T p X 集合X 1 T X 2 T ⋯ T X p X_1 T X_2 T \cdots T X_p X 1 T X 2 T ⋯ T X p ,其中
X 1 = X 2 = ⋯ = X p = X ;
X_1 = X_2 = \cdots = X_p = X;
X 1 = X 2 = ⋯ = X p = X ; 因此,它是所有合成
x 1 T x 2 T ⋯ T x p x_1 T x_2 T \cdots T x_p x 1 T x 2 T ⋯ T x p 和
x 1 ∈ X , x 2 ∈ X , … , x p ∈ X x_1 \in X, x_2 \in X, \ldots, x_p \in X x 1 ∈ X , x 2 ∈ X , … , x p ∈ X 中的集合。
重要的是不要将此集合与 p T x \frac{p}{T} x T p x 的集合混淆,其中 x x x 穿过 X X X 。
4. 稳定子集。诱导律
如果A A A 属于两个元素合成在E E E 上合成T T T 律下称为稳定集合E E E 子集A A A 称为稳定A A A 。 A × A A \times A A × A 的映射 ( x , y ) ↦ x T y (x, y) \mapsto x T y ( x , y ) ↦ x T y 进入 A A A 则称为律在 A A A 上由律 T T T 诱发。 集合 A A A 和T T T 诱发的律称为E E E 的次岩浆。
在其他字中,A A A 要稳定在律T T T 下,A T A ⊂ A A T A \subset A A T A ⊂ A 是充分必要的。经常会发现稳定的子集 E E E 和相应的次岩浆。
E E E 稳定子集家庭交稳定;特别是对于给定的子集 X X X ,存在 E E E 包含的最小的稳定子集 A A A ;据说它是由X X X *生成*的,X X X 被称为A A A 的*生成的系统*或A A A 的*生成的集合*。 相应的子岩浆也据说是由 X X X 生成 的。
令E E E 和F F F 为两块岩浆,将E E E 的f f f 同态转化为F F F 。 (i) E E E 的稳定子集在f f f 下的像是F F F 的稳定子集。 (ii) 稳定子集F F F 的f f f 下的逆像是E E E 的稳定子集。 (iii) 设X X X 为E E E 中的子集。 X X X 生成的E E E 的稳定子集在f f f 下的像是f ( X ) f(X) f ( X ) 生成的F F F 的稳定子集。 (iv) 如果g g g 是E E E 的元素x x x 的F F F 集合的E E E 的第二个同态,使得f ( x ) = g ( x ) f(x) = g(x) f ( x ) = g ( x ) 是子集的稳定子集 E E E .
被以下引用 2 被以下引用 引理 2, I § 2 , 推论 3, I § 4
断言 (i)、(ii) 和 (iv) 是显而易见的;我们证明(iii)。令X ‾ \overline{X} X 为X生成的E的稳定子集,f ( X ) ‾ \overline{f(X)} f ( X ) 为f ( X ) f(X) f ( X ) 生成的F的稳定子集。由 (i) f ( X ) ‾ ⊂ f ( X ‾ ) \overline{f(X)} \subset f(\overline{X}) f ( X ) ⊂ f ( X ) 和 (ii) X ‾ ⊂ f − 1 ( f ( X ) ‾ ) \overline{X} \subset f^{-1}(\overline{f(X)}) X ⊂ f − 1 ( f ( X ) ) 、从而 f ( X ‾ ) ⊂ f ( X ) ‾ f(\overline{X}) \subset \overline{f(X)} f ( X ) ⊂ f ( X ) 。
设 E 为关联岩浆,E 的 X 子集。设 X' 为 x 1 ⊤ x 2 ⊤ ⋯ ⊤ x n x_1 \top x_2 \top \cdots \top x_n x 1 ⊤ x 2 ⊤ ⋯ ⊤ x n 的集合,其中 n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 和 x i ∈ X x_i \in X x i ∈ X 为 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。 X生成的稳定子集等于X'.
引用了 1 引用了 定理 1 (结合性定理)
紧接着n上的归纳,n项属于到X属于的有序序列的合成到X生成的稳定子集;因此足以验证 X' 是稳定的。 现在,如果 u 和 v 为 X' 的元素,则它们为形式 u = x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n − 1 u = x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n-1} u = x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n − 1 、v = x n ⊤ x n + 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n + p v = x_n \top x_{n+1} \top \cdots \top x_{n+p} v = x n ⊤ x n + 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n + p ,x i ∈ X x_i \in X x i ∈ X 为 0 ≤ i ≤ n + p 0 \leq i \leq n + p 0 ≤ i ≤ n + p ;然后 (定理 1) u ⊤ v = x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n + p u \top v = x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n+p} u ⊤ v = x 0 ⊤ x 1 ⊤ ⋯ ⊤ x n + p 属于到 X'。
(1) 在自然数的集合N \mathbf{N} N 中,{1}生成的加法下稳定的子集为整数≥ 1 \geq 1 ≥ 1 的集合; 乘法集合{1}以下是稳定的。
(2) 给定集合 E 上的律⊤ \top ⊤ ,对于单个元素的子集{h}由……组成要在律⊤ \top ⊤ 下稳定,h ⊤ h = h h \top h = h h ⊤ h = h 是充分必要的; h 被称为“幂等”。对于例,格子的每个元素对于律sup和inf都是幂等的。
(3) 对于集合 E 上的结合律⊤ \top ⊤ ,单个元素的集合{a}由……组成生成的稳定子集是元素⊤ ‾ n a \overline{\top}^n a ⊤ n a 的集合,其中n经过集合整数 > 0 > 0 > 0 。
5. 可置换元素。可交换律
设 E 为岩浆,其律表示为 ⊤ \top ⊤ 。如果 y ⊤ x = x ⊤ y y \top x = x \top y y ⊤ x = x ⊤ y *,则 E 的两个元素 x 和 y 被称为可交换(或可置换)。
集合 E 上合成的律称为可交换的,如果 E 中的任意两个元素在该律下可交换。 律或合成可交换的岩浆称为可交换岩浆。
交换律律等于它的相反数。
(1) 自然数的加法和乘法在N \mathbf{N} N 上可交换律(*集合理论*,III, § 3, no. 3,命题5的推论)。
(2) 在格上律sup 和inf 是可交换的;因此,特别是律 ∪ \cup ∪ 和 ∩ \cap ∩ 位于子集和集合 E 之间。
(3) 令E为基数> 1 > 1 > 1 的集合。 E 到 E 的映射之间的律 ( f , g ) ↦ f ∘ g (f, g) \mapsto f \circ g ( f , g ) ↦ f ∘ g 不可交换,如将 f 和 g 视为不同常数映射所示,但恒等映射对于每个映射都是可置换的。
(4) 设( x , y ) ↦ x ⊤ y (x, y) \mapsto x \top y ( x , y ) ↦ x ⊤ y 是E E E 上的交换律律; 律
( X , Y ) ↦ X ⊤ Y
(X, Y) \mapsto X \top Y
( X , Y ) ↦ X ⊤ Y E E E 的子集之间是可交换的。
引用了 2 引用了 E III § 3. Equipotent sets. Cardinals , Corollary, E III § 3
令E E E 为岩浆,X X X 子集为E E E 。 E E E 的元素的集合与X X X 的每个元素可交换,称为X X X 的集中器。
被以下引用 1 被以下引用 命题 4, I § 5
令X X X 和Y Y Y 是E E E 和X ′ X' X ′ 和Y ′ Y' Y ′ 各自的中心化器中的两个子集。如果X ⊂ Y X \subset Y X ⊂ Y ,则Y ′ ⊂ X ′ Y' \subset X' Y ′ ⊂ X ′ 。
令( X i ) i ∈ I (X_i)_{i \in I} ( X i ) i ∈ I 为E E E 的子集族,对于所有i ∈ I i \in I i ∈ I ,令X i ′ X'_i X i ′ 为X i X_i X i 的集中器。 ⋃ i ∈ I X i \bigcup_{i \in I} X_i ⋃ i ∈ I X i 的扶正器是⋂ i ∈ I X i ′ \bigcap_{i \in I} X'_i ⋂ i ∈ I X i ′ 。
设X X X 为E E E 的子集,X ′ X' X ′ 为X X X 的中心化器。 X ′ X' X ′ 的扶正器X ′ ′ X'' X ′′ 称为X X X 的*双中心化器*。然后X ⊂ X ′ ′ X \subset X'' X ⊂ X ′′ 。 X ′ ′ X'' X ′′ 的扶正器X ′ ′ ′ X''' X ′′′ 等于X ′ X' X ′ 。因为X ′ X' X ′ 包含在其双中心化器X ′ ′ ′ X''' X ′′′ 中,并且关系X ⊂ X ′ ′ X \subset X'' X ⊂ X ′′ 意味着X ′ ′ ′ ′ ⊂ X ′ X'''' \subset X' X ′′′′ ⊂ X ′ 。
令E E E 为缔合岩浆,其律用⊤ \top ⊤ 表示。如果E E E 的元素x x x 与元素y y y 和E E E 的z z z 分别通勤,则与y ⊤ z y \top z y ⊤ z 通勤。
对于
x ⊤ ( y ⊤ z ) = ( x ⊤ y ) ⊤ z = ( y ⊤ x ) ⊤ z = y ⊤ ( x ⊤ z ) = y ⊤ ( z ⊤ x ) = ( y ⊤ z ) ⊤ x .
x \top (y \top z) = (x \top y) \top z = (y \top x) \top z \\
= y \top (x \top z) = y \top (z \top x) = (y \top z) \top x.
x ⊤ ( y ⊤ z ) = ( x ⊤ y ) ⊤ z = ( y ⊤ x ) ⊤ z = y ⊤ ( x ⊤ z ) = y ⊤ ( z ⊤ x ) = ( y ⊤ z ) ⊤ x .
令 E E E 为联想岩浆。 E E E 的任何子集的扶正器都是 E E E 的稳定子集。
被以下引用 1 被以下引用 定义 10
岩浆E E E 的集中器称为E E E 的中心。 E E E 的中心元素称为E E E 的中央元素。
引用了 1 引用了 推论
如果 E E E 是缔合岩浆,则根据命题 3 的推论,其中心是稳定的子集,并且在其中心上诱导的律是可交换的。
令E E E 为关联岩浆,X X X 和Y Y Y 为E E E 的两个子集。如果X X X 的每个元素与Y Y Y 的每个元素进行交换,X X X 生成的稳定子集的每个元素与Y Y Y 生成的稳定子集的每个元素进行交换。
设X ′ X' X ′ 和X ′ ′ X'' X ′′ 为X X X 的中心化器和双中心化器。它们稳定子集或 E E E 。现在X ⊂ X ′ ′ X \subset X'' X ⊂ X ′′ 和Y ⊂ X ′ Y \subset X' Y ⊂ X ′ ,因此X ′ ′ X'' X ′′ (分别为X ′ X' X ′ )包含是由X X X (分别为Y Y Y )生成的E E E 的稳定子集。由于X ′ ′ X'' X ′′ 的每元素与X ′ X' X ′ 的每元素通勤,因此命题紧随其后。
如果 x x x 和 y y y 在结合律律 ⊤ \top ⊤ 下是可置换的,那么对于所有整数 m > 0 m > 0 m > 0 和 n > 0 n > 0 n > 0 ,⊤ m x \top^m x ⊤ m x 和 ⊤ n y \top^n y ⊤ n y 也是可置换的;特别是⊤ m x \top^m x ⊤ m x 和⊤ n x \top^n x ⊤ n x 对于所有x x x 和所有整数m > 0 m > 0 m > 0 和n > 0 n > 0 n > 0 都是可置换的。
定理 2 (交换律定理) 055Y
设 T 是 E 上合成的结合律律;令 ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A 为 E 的元素非空有限族,且可成对置换;设 B 和 C 是两个全序集,其中 A 作为底层集合。然后*
∏ α ∈ B x α = ∏ α ∈ C x α .
\prod_{\alpha \in B} x_\alpha = \prod_{\alpha \in C} x_\alpha.
α ∈ B ∏ x α = α ∈ C ∏ x α .
被以下引用 2 被以下引用 定理 3 , 命题 11, I § 7
由于如果 A 有一个元素,则定理为真,因此我们通过归纳对 A 中元素的数 p p p 进行论证。令 p p p 为整数 > 1,并假设当卡片 A < p p p 时,定理为真。我们证明卡 A = p p p 。可以假设A是N \mathbf{N} N 中的区间[ 0 , p − 1 ] [0, p - 1] [ 0 , p − 1 ] ; A 上的自然序关系定义的有序序列 ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A 的合成是∏ i = 0 p − 1 x i \prod_{i=0}^{p-1} x_i ∏ i = 0 p − 1 x i 。
令 A 具有另一个全排序,并令 h 为该排序下 A 的最小元素以及 A 的其他元素的 A' 集合(通过诱导排序全排序)。假设首先 0 < h < p − 1 0 < h < p - 1 0 < h < p − 1 并令 P = { 0 , 1 , … , h − 1 } \{0, 1, \ldots, h - 1\} { 0 , 1 , … , h − 1 } 且 Q = { h + 1 , … , p − 1 } \{h + 1, \ldots, p - 1\} { h + 1 , … , p − 1 } ;假设定理对于A'为真,应用结合性定理,我们得到(自A ′ = P ∪ Q A' = P \cup Q A ′ = P ∪ Q )
∏ α ∈ A ′ x α = ( ∏ i = 0 h − 1 x i ) ∘ ( ∏ i = h + 1 p − 1 x i )
\prod_{\alpha \in A'} x_\alpha = \left( \prod_{i=0}^{h-1} x_i \right) \circ \left( \prod_{i=h+1}^{p-1} x_i \right)
α ∈ A ′ ∏ x α = ( i = 0 ∏ h − 1 x i ) ∘ ( i = h + 1 ∏ p − 1 x i )
从而,与T的两边重复组成x h x_h x h ,并重复应用交换律和结合性:
∏ α ∈ A x α = x h ∘ ( ∏ α ∈ A ′ x α ) = x h ∘ ( ∏ i = 0 h − 1 x i ) ∘ ( ∏ i = h + 1 p − 1 x i ) = ( ∏ i = 0 h − 1 x i ) ∘ x h ∘ ( ∏ i = h + 1 p − 1 x i ) = ∏ i = 0 p − 1 x i ,
\begin{align*}
\prod_{\alpha \in A} x_\alpha &= x_h \circ \left( \prod_{\alpha \in A'} x_\alpha \right) = x_h \circ \left( \prod_{i=0}^{h-1} x_i \right) \circ \left( \prod_{i=h+1}^{p-1} x_i \right) \\
&= \left( \prod_{i=0}^{h-1} x_i \right) \circ x_h \circ \left( \prod_{i=h+1}^{p-1} x_i \right) = \prod_{i=0}^{p-1} x_i,
\end{align*}
α ∈ A ∏ x α = x h ∘ ( α ∈ A ′ ∏ x α ) = x h ∘ ( i = 0 ∏ h − 1 x i ) ∘ ( i = h + 1 ∏ p − 1 x i ) = ( i = 0 ∏ h − 1 x i ) ∘ x h ∘ ( i = h + 1 ∏ p − 1 x i ) = i = 0 ∏ p − 1 x i ,
这证明了这种情况下的定理。如果h = 0 h = 0 h = 0 或h = p − 1 h = p - 1 h = p − 1 ,则结果相同,但更简单,项由P产生,或项由Q未出现在公式中产生。
Under a commutative associative law on a set E the composition of a finite family ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A of elements of E is by definition the common value of the composition of all the ordered sequences obtained by totally ordering A in all possible ways. 这个合成在T表示的律下仍然会用∏ α ∈ A x α \prod_{\alpha \in A} x_\alpha ∏ α ∈ A x α 表示;对于其他记号也是如此。
设 T 是 E 上的结合律律和 ( x α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A E 的元素非空有限族,它们是成对可置换的。 If A is a union of non-empty subsets ( B i ) i ∈ I (B_i)_{i \in I} ( B i ) i ∈ I which are pairwise disjoint, then
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 定理 1 (结合性定理) , 定理 2 (交换律定理)
被以下引用 定义 3, I § 2
∏ α ∈ A x α = ∏ i ∈ I ( ∏ α ∈ B i x α ) .
\prod_{\alpha \in A} x_\alpha = \prod_{i \in I} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right).
α ∈ A ∏ x α = i ∈ I ∏ ( α ∈ B i ∏ x α ) .
如果 A A A 和 I I I 完全有序,则定理 2 可以得出定理 1 的 B i B_i B i 满足条件。
我们挑出这个定理的两个重要的特殊情况:
1. 如果( x α β ) ( α , β ) ∈ A × B (x_{\alpha \beta})_{(\alpha, \beta) \in A \times B} ( x α β ) ( α , β ) ∈ A × B 是关联岩浆的可置换元素的有限族,其索引集合是两个非空有限集合A , B A, B A , B 的乘积(“双族”),则
∏ ( α , β ) ∈ A × B x α β = ∏ α ∈ A ( ∏ β ∈ B x α β ) = ∏ β ∈ B ( ∏ α ∈ A x α β )
\prod_{(\alpha, \beta) \in A \times B} x_{\alpha \beta} = \prod_{\alpha \in A} \left( \prod_{\beta \in B} x_{\alpha \beta} \right) = \prod_{\beta \in B} \left( \prod_{\alpha \in A} x_{\alpha \beta} \right)
( α , β ) ∈ A × B ∏ x α β = α ∈ A ∏ β ∈ B ∏ x α β = β ∈ B ∏ ( α ∈ A ∏ x α β )
通过一方面将A × B A \times B A × B 视为集合{ α } × B \{\alpha\} \times B { α } × B 的并,另一方面将集合A × { β } A \times \{\beta\} A × { β } 的并,从定理3如下:
对于例,如果B B B 有n n n 元素,并且对于每个α ∈ A \alpha \in A α ∈ A ,所有x α β x_{\alpha \beta} x α β 有相同的值x α x_\alpha x α ,那么
∏ α ∈ A ( ∏ β = 1 n x α ) = ∏ α = 1 n ( ∏ α ∈ A x α ) .
\prod_{\alpha \in A} \left( \prod^n_{\beta=1} x_\alpha \right) = \prod^n_{\alpha=1} \left( \prod_{\alpha \in A} x_\alpha \right).
α ∈ A ∏ β = 1 ∏ n x α = α = 1 ∏ n ( α ∈ A ∏ x α ) .
如果B B B 有两个元素,我们得到以下结果:令( x α ) α ∈ A , ( y α ) α ∈ A (x_\alpha)_{\alpha \in A}, (y_\alpha)_{\alpha \in A} ( x α ) α ∈ A , ( y α ) α ∈ A 是E E E 的元素的两个非空族。如果 x α x_\alpha x α 和 y β y_\beta y β 是成对可置换的,那么
∏ α ∈ A x α ∏ α ∈ A y α = ( ∏ α ∈ A x α ) ∏ α ∈ A y α .
\prod_{\alpha \in A} x_\alpha \prod_{\alpha \in A} y_\alpha = \left( \prod_{\alpha \in A} x_\alpha \right) \prod_{\alpha \in A} y_\alpha.
α ∈ A ∏ x α α ∈ A ∏ y α = ( α ∈ A ∏ x α ) α ∈ A ∏ y α .
由于双序列 ( x i j ) (x_{ij}) ( x ij ) 的公式 (7) 合成其下标集合是 N \mathbf{N} N 中两个区间 { p , q } \{p, q\} { p , q } 和 { r , s } \{r, s\} { r , s } 的乘积,通常表示为交换结合词律附加编写
∑ i = p q ∑ j = r s x i j or ∑ j = r s ∑ i = p q x i j
\sum_{i=p}^q \sum_{j=r}^s x_{ij} \quad \text{or} \quad \sum_{j=r}^s \sum_{i=p}^q x_{ij}
i = p ∑ q j = r ∑ s x ij or j = r ∑ s i = p ∑ q x ij
类似地,对于用其他符号表示的律。
2. 令n n n 为整数> 0 > 0 > 0 ,并令A A A 为整数( i , j ) (i, j) ( i , j ) 的有序对中的集合,使得0 ≤ i ≤ n , 0 ≤ j ≤ n 0 \leq i \leq n, 0 \leq j \leq n 0 ≤ i ≤ n , 0 ≤ j ≤ n 和i < j i < j i < j ; ( x i j ) ( i , j ) ∈ A (x_{ij})_{(i, j) \in A} ( x ij ) ( i , j ) ∈ A 族的合成(在交换结合词律下)也用∏ 0 ≤ i < j ≤ n x i j \prod_{0 \leq i < j \leq n} x_{ij} ∏ 0 ≤ i < j ≤ n x ij 表示(或者简单地用∏ i < j x i j \prod_{i < j} x_{ij} ∏ i < j x ij 表示,如果不引起混淆的话); 定理 3 这里给出公式
∏ 0 ≤ i < j ≤ n x i j = ∏ i = 0 n − 1 ( ∏ j = i + 1 n x i j ) = ∏ j = 1 n ( ∏ i = 0 j − 1 x i j ) .
\prod_{0 \leq i < j \leq n} x_{ij} = \prod_{i=0}^{n-1} \left( \prod_{j=i+1}^n x_{ij} \right) = \prod_{j=1}^n \left( \prod_{i=0}^{j-1} x_{ij} \right).
0 ≤ i < j ≤ n ∏ x ij = i = 0 ∏ n − 1 ( j = i + 1 ∏ n x ij ) = j = 1 ∏ n ( i = 0 ∏ j − 1 x ij ) .
对于索引集合是超过两个集合的乘积的族,有与(7)类似的公式,对于索引集合是*严格递增的的集合S p S_p S p 的族,有与(10)类似的公式。 p p p 整数的序列* ( i k ) 1 ≤ k ≤ p (i_k)_{1 \leq k \leq p} ( i k ) 1 ≤ k ≤ p ,使得 0 ≤ i k ≤ n 0 \leq i_k \leq n 0 ≤ i k ≤ n (p ≤ n + 1 p \leq n + 1 p ≤ n + 1 ):在后一种情况下,( x i 1 i 2 … i p ) ( i 1 , … , i p ) ∈ S p (x_{i_1 i_2 \ldots i_p})_{(i_1, \ldots, i_p) \in S_p} ( x i 1 i 2 … i p ) ( i 1 , … , i p ) ∈ S p 族的合成表示为
∏ 0 ≤ i 1 < i 2 < ⋯ < i p < n x i 1 i 2 … i p or simply ∏ i 1 < i 2 < ⋯ < i p x i 1 i 2 … i p .
\prod_{0 \leq i_1 < i_2 < \cdots < i_p < n} x_{i_1 i_2 \ldots i_p} \quad \text{or simply} \quad \prod_{i_1 < i_2 < \cdots < i_p} x_{i_1 i_2 \ldots i_p}.
0 ≤ i 1 < i 2 < ⋯ < i p < n ∏ x i 1 i 2 … i p or simply i 1 < i 2 < ⋯ < i p ∏ x i 1 i 2 … i p .
对于 E 的所有元素 x 和 y:
( f T g ) ( x T y ) = f ( x T y ) T g ( x T y ) = f ( x ) T f ( y ) T g ( x ) T g ( y ) (f T g)(x T y) = f(x T y) T g(x T y) = f(x) T f(y) T g(x) T g(y) ( f T g ) ( x T y ) = f ( x T y ) T g ( x T y ) = f ( x ) T f ( y ) T g ( x ) T g ( y )
= f ( x ) T g ( x ) T f ( y ) T g ( y ) = ( ( f T g ) ( x ) ) T ( ( f T g ) ( y ) ) . = f(x) T g(x) T f(y) T g(y) = ((f T g)(x)) T ((f T g)(y)). = f ( x ) T g ( x ) T f ( y ) T g ( y ) = (( f T g ) ( x )) T (( f T g ) ( y )) .
6. 商律
令 E 为集合。 合成 T 的律和 E 上的等价关系 R 被认为是兼容的,如果关系 x ≡ x' (mod R) 和 y ≡ y' (mod R) (对于 x, x', y, y' ∈ E)意味着 x T y ≡ x' T y' (mod R); 商集 E/R 上合成的律,其中x和y的映射等价类除以x T y的等价类,称为律 T相对于R的商律。 集合 E/R 与律的商称为 E 相对于 R 的商岩浆。
引用了 1 引用了 E II § 6. 等价关系
说E上的等价关系R与合成f的内部律兼容:E × E→E on E意味着映射f与乘积等价关系R×相容的(在集合理论意义上,II, § 6, no. 5) R 在 E × E 上,等价关系 R 在 E 上。(集合理论,II, § 6, no. 8)。这也意味着R的图是E×E的子岩浆。
如果律 T 是结合律(或交换律),则商律也是结合律(更简单地说,当经过为商时,结合性或交换律被保留)。
从岩浆E到岩浆E/R的典范映射是同态。
对于进入岩浆 F 的映射 g E/R 为同态,g 的合成与 E/R 上的 E/R 的典范映射为同态是必要且充分的。
以下两个命题是直接的来自定义:
设 E 和 F 为两颗岩浆,E 的 f 同态进入 F。设 R[x, y] 表示 E 的元素 x, y 之间的关系 f(x) = f(y)。则 R 在 E 上为等价关系,与 E 上的律和 E/R 的映射兼容到 f(E) 上,通过经过与 F 的子岩浆 f(E) 上的商岩浆 E/R 的商为同构。
设 E 为岩浆,E 上的 R 等价关系与 E 上的律兼容。为了使 E/R 上的等价关系 S 与商律兼容,S 为形式 T/R 是必要且充分的,其中 T 为 R 所暗示的 E 上的等价关系且与E 上的律。E/T 到 (E/R)/(T/R) 上的典范映射(集合理论,II, § 6, no. 7)则为岩浆同构。
引用了 1 引用了 E II § 6. 等价关系
理论上,II, , no. 5) 是稳定的子集。 R R R 在A A A 和B B B 分别诱导的等价关系R A R_A R A 和R B R_B R B 与从A A A 的典范嵌入导出的律和映射兼容B B B 除以经过的商是A / R A A / R_A A / R A 的岩浆同构到B / R B B / R_B B / R B
让⊤ \top ⊤ 表示E E E 上的律。如果x x x 和y y y 是B B B 的两个元素,则存在A A A 的两个元素、x ′ x' x ′ 和y ′ y' y ′ ,使得x ≡ x ′ ( m o d R ) x \equiv x' \pmod{R} x ≡ x ′ ( mod R ) 和y ≡ y ′ ( m o d R ) y \equiv y' \pmod{R} y ≡ y ′ ( mod R ) ;然后x ⊤ y ≡ x ′ ⊤ y ′ ( m o d R ) x \top y \equiv x' \top y' \pmod{R} x ⊤ y ≡ x ′ ⊤ y ′ ( mod R ) 和x ′ ⊤ y ′ ∈ A x' \top y' \in A x ′ ⊤ y ′ ∈ A ,从而x ⊤ y ∈ B x \top y \in B x ⊤ y ∈ B 。因此B B B 是E E E 的稳定子集,其他断言是明显的。
令M M M 为岩浆,( ( u α , v α ) ) α ∈ I ((u_\alpha, v_\alpha))_{\alpha \in I} (( u α , v α ) ) α ∈ I 为M × M M \times M M × M 的元素族。考虑M M M 上的所有等价关系S S S 与M M M 上的律兼容,并且u α ≡ v α ( m o d S ) u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{S} u α ≡ v α ( mod S ) 适用于所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 。这些关系的图的交是等价关系R R R 的图,它与M M M 上的律兼容,并且u α ≡ v α ( m o d R ) u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{R} u α ≡ v α ( mod R ) 。因此R R R 是具有这两个属性的最好的(集合理论,III, § 1,第3和7)等价关系。它被称为等价关系,与( u α , v α ) (u_\alpha, v_\alpha) ( u α , v α ) 生成的M M M 上的律兼容。
保留上面的记号,让f f f 成为岩浆中M M M 的同态,使得f ( u α ) = f ( v α ) f(u_\alpha) = f(v_\alpha) f ( u α ) = f ( v α ) 代表所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 。那么f f f 与R R R 相容的。
被以下引用 2 被以下引用 命题 2, I § 7 , 命题 3, I § 7
让T T T 是与f f f 相关联的等价关系。那么所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 和T T T 的u α ≡ v α ( m o d T ) u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{T} u α ≡ v α ( mod T ) 与M M M 上的律兼容,因此T T T 比R R R 更粗糙;这就证明了命题。
习题
参见习题为 § 1 。