Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

§ 1。 律合成; 结合性; 交换律

1. 律 / 合成

定义 1 055B

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。

例 055C

(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) 按包含排序。

(5) 令(Et)t∈I(E_t)_{t \in I}为岩浆族。让τt\tau_t表示EtE_t上合成的律。 映射

((xi),(yi))↦((xiτtyi)) ((x_i), (y_i)) \mapsto ((x_i \tau_t y_i))
乘积E=∏t∈IEtE = \prod_{t \in I} E_t上合成的律,称为律τt\tau_t的*乘积*。 集合 E 与律称为岩浆EtE_t 的*乘积岩浆*。特别地,如果所有的岩浆EtE_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)↦xτy(x, y) \mapsto x \tau y为集合E上合成的律。给定E的任意两个子集X,Y,XτYX \tau Y(前提是记号不会导致混淆†)将表示集合 E 中的元素 xτyx \tau y,其中 x∈X,y∈Yx \in X, y \in Y(在其他字、X×YX \times Y 中的像位于映射 (x,y)↦xτy(x, y) \mapsto x \tau y 下)。

如果a∈Ea \in E,我们通常写aτYa \tau Y代替{a}τY\{a\} \tau Y,写XτaX \tau a代替Xτ{a}X \tau \{a\}。 映射(X,Y)↦XτY(X, Y) \mapsto X \tau 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

定义 2 055D

设 E 为岩浆,τ\tau 表示其合成的律。 E 上的合成 (x,y)↦yτx(x, y) \mapsto y \tau 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 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(xτy)=f(x)τf(y) f(x \tau y) = f(x) \tau f(y)
对于每个有序对 (x,y)∈E×E(x, y) \in E \times 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:

定义 3 055E

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 成立,称为同态或态射,将 E 转化为 E';如果 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})
在子集与 P(E)\mathfrak{P}(E) 之间导出,F(A,B)F(\mathscr{A}, \mathscr{B}) 是 A∪BA \cup B 的集合与 A∈A,B∈BA \in \mathscr{A}, B \in \mathscr{B};但F(A,B)F(\mathscr{A}, \mathscr{B})不应该用A∪B\mathscr{A} \cup \mathscr{B}表示,因为这个记号已经有不同的含义(A\mathscr{A}的并和B\mathscr{B}被视为P(E)\mathfrak{P}(E)的子集)。

对于 E 到 E' 的映射 ff 为同构,它是双射同态是充分必要的,并且 f−1f^{-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↦xii \mapsto x_i(称为索引集合)到 E 中;如果索引集合是有限的,则族 (xi)i∈I(x_i)_{i \in I} 称为有限族。

E 的元素的有限族 (xi)i∈I(x_i)_{i \in 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(xi)i∈H(x_i)_{i \in H},其中H是集合的有限子集,自然数的N\mathbf{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≤nm \leq n 自然数之间。

如果存在 I 的有序集合同构 ϕ\phi 到 K 上,使得 yϕ(i)=xiy_{\phi(i)} = x_i 对于所有 i∈Ii \in I,则两个有序序列 (xi)i∈I(x_i)_{i \in I} 和 (yk)k∈K(y_k)_{k \in K} 被称为相似。

每个有序的序列(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}都类似于合适的有限序列。因为在 N\mathbf{N} 的区间 [0,n][0, n] 上存在 A 的递增双射。

定义 4 055F

令*(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in 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* (xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}的合成(在律 T下),*表示为*∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha,*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\} 则 ∏α∈Axα=xβ\prod_{\alpha \in A} x_\alpha = x_\beta;

(2) 如果 A 有 p>1p > 1 元素,β\beta是 A 和 A′=A−{β}A' = A - \{\beta\}的最小元素,*则* ∏α∈Axα=xβ T(∏α∈A′xα)\prod_{\alpha \in A} x_\alpha = x_\beta \ T \left( \prod_{\alpha \in A'} x_\alpha \right)。

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\} 有三个元素 (λ<μ<ν\lambda < \mu < \nu) 合成 ∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha 则为 xλ T (xμ T xν)x_\lambda \ T \ (x_\mu \ T \ x_\nu)。

注 055G

注有序序列的定义、合成存在一定的任意性; 归纳我们“从右到左”介绍了收益。如果我们“从左到右”进行,则上面排序的序列 (xλ,xμ,xν)(x_\lambda, x_\mu, x_\nu) 中的合成将是 (xλ T xμ) T xν(x_\lambda \ T \ x_\mu) \ T \ x_\nu。

作为记号,有序序列(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}的合成写成∏α∈A\prod_{\alpha \in A},律表示为⊥\perp;对于相加的律,通常用∑α∈Axα\sum_{\alpha \in A} x_\alpha表示,称为有序的序列(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}的和(xαx_\alpha称为和的项);对于乘法书写的律,通常用∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha表示,并称为有序序列(xα)(x_\alpha)的*乘积*(xαx_\alpha称为乘积的*因子*)。†

当索引集合(也不是其顺序)可能出现混淆时,通常会在记号中省略有序序列的合成,然后我们写,对于例,律附加地写, ∑αxα\sum_\alpha x_\alpha代替∑α∈Axα\sum_{\alpha \in A} x_\alpha;对于其他记号也是如此。

对于由序列* (xi)(x_i) 的 ⊤\top 合成表示且索引为集合的律,N\mathbf{N} 的非空区间 [p,q][p, q] 由 ∏p≤i≤qxi\prod_{p \leq i \leq q} x_i 或 ∏i=pqxi\prod_{i=p}^q x_i 表示;类似地对于用其他符号表示的律。

设E和F为两颗岩浆,其合成的律分别用E的⊤\top和ff同态表示为F。对于E的元素的每个有序序列(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}

f(∏α∈A)=∏α∈Af(xα). f\left( \prod_{\alpha \in A} \right) = \prod_{\alpha \in A} f(x_\alpha).

3. 联想律

定义 5 055H

合成* (x,y)↦x⊤y(x, y) \mapsto x \top y 在集合 E 上的 律被称为结合性,如果对于所有元素 x,y,zx, y, z 在 E 中,

(x⊤y)⊤z=x⊤(y⊤z). (x \top y) \top z = x \top (y \top 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。

例 055I

(1) 自然数的加法和乘法在 N\mathbf{N} 上与合成的律结合(*集合理论*、III, § 3, no. 3、命题 5 的推论) (2) no. 1 例 (1)、(3) 和 (4) 中引用的律是结合律。

引用了 2

引用了 E III § 3. Equipotent sets. Cardinals, Corollary, E III § 3

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 (Bi)i∈I(B_i)_{i \in I}的有序序列的并,使得关系* α∈Bi,β∈Bj,i<j\alpha \in B_i, \beta \in B_j, i < j 隐含 α<β\alpha < \beta; 让(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}*成为*E*中元素的有序序列,其中*A*作为索引集合*。 然后

∏α∈Axα=∏i∈I(∏α∈Bixα) \prod_{\alpha \in A} x_\alpha = \prod_{i \in I} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right)

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xαx_\alpha混淆的风险,则必须避免使用此术语和记号∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha。然而,如果xαx_\alpha是基数,加法(或乘法)是基数和(或乘积),则上面记号中∑α∈Axα\sum_{\alpha \in A} x_\alpha(或∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha)表示的基数是基数(xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in 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AA的基数nn上证明定理。设pp为II的基数,hh是其最小的元素;让J=I−{h}J = I - \{h\}。如果n=1n = 1,由于BiB_i非空,必然p=1p = 1和定理是明显的。否则,假设定理对于最多 n−1n - 1 元素的索引集合成立,我们区分两种情况:

(a) BhB_h 有一个元素 β\beta。让C=⋃i∈JBiC = \bigcup_{i \in J} B_i。 (3) 的左侧等于定义,等于xβ⊤(∏α∈Cxα)x_\beta \top \left( \prod_{\alpha \in C} x_\alpha \right);右边等于定义,

xβ⊤(∏i∈J(∏α∈Bixα)); x_\beta \top \left( \prod_{i \in J} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right) \right);
结果源自假设 CC 和 (Bi)i∈J(B_i)_{i \in J} 定理为真。

(b) 否则,令 β\beta 为 AA 中最小的元素(因此也是 BhB_h);让 A′=A−{β}A' = A - \{\beta\} 并让 Bi′=A′∩BiB'_i = A' \cap B_i 得到 i∈Ii \in I;然后Bi′=BiB'_i = B_i换i∈Ji \in J。 集合 A′A' n−1n - 1 元素和条件定理持有A′A' 及其子集 Bi′B'_i;因此通过假设:

∏α∈A′xα=(∏α∈Bh′xα)⊤(∏i∈J(∏α∈Bixα)). \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).
用每条边形成xβx_\beta的合成,我们在左侧使用定义、∏α∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha,在右侧使用结合性,
(xβ⊤(∏α∈Bh′xα))⊤(∏i∈J(∏α∈Bixα)) \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)
它等于定义 3,等于公式 (3) 的右侧。

对于序列 (xi)i∈[p,q](x_i)_{i \in [p, q]} 的 ⊤\top 合成 ∏p≤i≤qxi\prod_{p \leq i \leq q} x_i 表示的结合词律也表示(因为不会产生混淆)

xp⊤⋯⊤xq. x_p \top \cdots \top x_q.
定理 1 的一个特例是公式
x0⊤x1⊤⋯⊤xn=(x0⊤x1⊤⋯⊤xn−1)⊤xn. x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_n = (x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n-1}) \top x_n.
考虑nn项的有序序列,其所有项都等于相同的元素x∈Ex \in E。该序列中的合成用∏nx\prod^n x表示,对于律用⊤\top表示,∏nx\prod^n x对律用⊥\perp表示。对于律乘法书写,合成表示为xnx^n,称为xx的第nn*幂*。对于律加法写成合成通常用 nxnx 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

n1+n2+⋯+npTx=(n1Tx)T(n2Tx)T⋯T(npTx). \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).

特别是,如果p=2p = 2,

m+nTx=(mTx)T(nTx) \frac{m+n}{T} x = \left( \frac{m}{T} x \right) T \left( \frac{n}{T} x \right)
如果n1=n2=⋯=np=mn_1 = n_2 = \cdots = n_p = m,
pmTx=pT(mTx). \frac{pm}{T} x = \frac{p}{T} \left( \frac{m}{T} x \right).

如果XX是EE的子集,我们用有时表示,与上面的记号一致,用pTX\frac{p}{T} X集合X1TX2T⋯TXpX_1 T X_2 T \cdots T X_p,其中

X1=X2=⋯=Xp=X; X_1 = X_2 = \cdots = X_p = X;
因此,它是所有合成 x1Tx2T⋯Txpx_1 T x_2 T \cdots T x_p 和 x1∈X,x2∈X,…,xp∈Xx_1 \in X, x_2 \in X, \ldots, x_p \in X 中的集合。

重要的是不要将此集合与 pTx\frac{p}{T} x 的集合混淆,其中 xx 穿过 XX。

4. 稳定子集。诱导律

定义 6 055K

如果AA属于两个元素合成在EE上合成TT律下称为稳定集合EE子集AA称为稳定AA。 A×AA \times A 的映射 (x,y)↦xTy(x, y) \mapsto x T y 进入 AA 则称为律在 AA 上由律 TT 诱发。 集合 AA 和TT诱发的律称为EE的次岩浆。

在其他字中,AA要稳定在律TT下,ATA⊂AA T A \subset A是充分必要的。经常会发现稳定的子集 EE 和相应的次岩浆。

EE稳定子集家庭交稳定;特别是对于给定的子集 XX,存在 EE 包含的最小的稳定子集 AA;据说它是由XX*生成*的,XX被称为AA的*生成的系统*或AA的*生成的集合*。 相应的子岩浆也据说是由 XX 生成的。

命题 1 055L

令EE和FF为两块岩浆,将EE的ff同态转化为FF。 (i) EE 的稳定子集在ff 下的像是FF 的稳定子集。 (ii) 稳定子集FF的ff下的逆像是EE的稳定子集。 (iii) 设XX为EE中的子集。 XX生成的EE的稳定子集在ff下的像是f(X)f(X)生成的FF的稳定子集。 (iv) 如果gg是EE的元素xx的FF集合的EE的第二个同态,使得f(x)=g(x)f(x) = g(x)是子集的稳定子集 EE.

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}为X生成的E的稳定子集,f(X)‾\overline{f(X)}为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}) 和 (ii) X‾⊂f−1(f(X)‾)\overline{X} \subset f^{-1}(\overline{f(X)})、从而 f(X‾)⊂f(X)‾f(\overline{X}) \subset \overline{f(X)}。

命题 2 055M

设 E 为关联岩浆,E 的 X 子集。设 X' 为 x1⊤x2⊤⋯⊤xnx_1 \top x_2 \top \cdots \top x_n 的集合,其中 n≥1n \geq 1 和 xi∈Xx_i \in X 为 1≤i≤n1 \leq i \leq 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=x0⊤x1⊤⋯⊤xn−1u = x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n-1}、v=xn⊤xn+1⊤⋯⊤xn+pv = x_n \top x_{n+1} \top \cdots \top x_{n+p},xi∈Xx_i \in X 为 0≤i≤n+p0 \leq i \leq n + p;然后 (定理 1) u⊤v=x0⊤x1⊤⋯⊤xn+pu \top v = x_0 \top x_1 \top \cdots \top x_{n+p} 属于到 X'。

例 055N

(1) 在自然数的集合N\mathbf{N}中,{1}生成的加法下稳定的子集为整数≥1\geq 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=hh \top 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⊤‾na\overline{\top}^n a的集合,其中n经过集合整数 >0> 0。

5. 可置换元素。可交换律

定义 7 055O

设 E 为岩浆,其律表示为 ⊤\top。如果 y⊤x=x⊤yy \top x = x \top y*,则 E 的两个元素 x 和 y 被称为可交换(或可置换)。

定义 8 055P

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。

例 055Q

(1) 自然数的加法和乘法在N\mathbf{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的集合。 E 到 E 的映射之间的律 (f,g)↦f∘g(f, g) \mapsto f \circ 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是EE上的交换律律; 律

(X,Y)↦X⊤Y (X, Y) \mapsto X \top Y
EE 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

定义 9 055R

令EE为岩浆,XX子集为EE。 EE的元素的集合与XX的每个元素可交换,称为XX的集中器。

被以下引用 1

被以下引用 命题 4, I § 5

令XX和YY是EE和X′X'和Y′Y'各自的中心化器中的两个子集。如果X⊂YX \subset Y,则Y′⊂X′Y' \subset X'。

令(Xi)i∈I(X_i)_{i \in I}为EE的子集族,对于所有i∈Ii \in I,令Xi′X'_i为XiX_i的集中器。 ⋃i∈IXi\bigcup_{i \in I} X_i的扶正器是⋂i∈IXi′\bigcap_{i \in I} X'_i。

设XX为EE的子集,X′X'为XX的中心化器。 X′X'的扶正器X′′X''称为XX的*双中心化器*。然后X⊂X′′X \subset X''。 X′′X''的扶正器X′′′X'''等于X′X'。因为X′X'包含在其双中心化器X′′′X'''中,并且关系X⊂X′′X \subset X''意味着X′′′′⊂X′X'''' \subset X'。

命题 3 055S

令EE为缔合岩浆,其律用⊤\top表示。如果EE的元素xx与元素yy和EE的zz分别通勤,则与y⊤zy \top 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.

推论 055T

令 EE 为联想岩浆。 EE 的任何子集的扶正器都是 EE 的稳定子集。

被以下引用 1

被以下引用 定义 10

定义 10 055U

岩浆EE的集中器称为EE的中心。 EE的中心元素称为EE的中央元素。

引用了 1

引用了 推论

如果 EE 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。

命题 4 055V

令EE为关联岩浆,XX和YY为EE的两个子集。如果XX的每个元素与YY的每个元素进行交换,XX生成的稳定子集的每个元素与YY生成的稳定子集的每个元素进行交换。

设X′X'和X′′X''为XX的中心化器和双中心化器。它们稳定子集或 EE。现在X⊂X′′X \subset X''和Y⊂X′Y \subset X',因此X′′X''(分别为X′X')包含是由XX(分别为YY)生成的EE的稳定子集。由于X′′X''的每元素与X′X'的每元素通勤,因此命题紧随其后。

推论 1 055W

如果 xx 和 yy 在结合律律 ⊤\top 下是可置换的,那么对于所有整数 m>0m > 0 和 n>0n > 0,⊤mx\top^m x 和 ⊤ny\top^n y 也是可置换的;特别是⊤mx\top^m x和⊤nx\top^n x对于所有xx和所有整数m>0m > 0和n>0n > 0都是可置换的。

推论 2 055X

如果子集 X 的元素的所有对在结合律律 T 下都是可置换的,则 T 在由 X 生成的稳定子集上诱导的律是结合律和交换律的。

被以下引用 2

被以下引用 推论 2, I § 4, I § 7. 。免费幺半群,免费群

定理 2 (交换律定理) 055Y

设 T 是 E 上合成的结合律律;令 (xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in 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∈Bxα=∏α∈Cxα. \prod_{\alpha \in B} x_\alpha = \prod_{\alpha \in C} x_\alpha.

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 pp 进行论证。令 pp 为整数 > 1,并假设当卡片 A < pp 时,定理为真。我们证明卡 A = pp。可以假设A是N\mathbf{N}中的区间[0,p−1][0, p - 1]; A 上的自然序关系定​​义的有序序列 (xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A} 的合成是∏i=0p−1xi\prod_{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−10 < h < p - 1 并令 P = {0,1,…,h−1}\{0, 1, \ldots, h - 1\} 且 Q = {h+1,…,p−1}\{h + 1, \ldots, 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∪QA' = P \cup Q)

∏α∈A′xα=(∏i=0h−1xi)∘(∏i=h+1p−1xi) \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)

从而,与T的两边重复组成xhx_h,并重复应用交换律和结合性:

∏α∈Axα=xh∘(∏α∈A′xα)=xh∘(∏i=0h−1xi)∘(∏i=h+1p−1xi)=(∏i=0h−1xi)∘xh∘(∏i=h+1p−1xi)=∏i=0p−1xi, \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*}

这证明了这种情况下的定理。如果h=0h = 0或h=p−1h = 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 (xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in 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∈Axα\prod_{\alpha \in A} x_\alpha表示;对于其他记号也是如此。

定理 3 055Z

设 T 是 E 上的结合律律和 (xα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in 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 (Bi)i∈I(B_i)_{i \in 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∈Axα=∏i∈I(∏α∈Bixα). \prod_{\alpha \in A} x_\alpha = \prod_{i \in I} \left( \prod_{\alpha \in B_i} x_\alpha \right).

如果 AA 和 II 完全有序,则定理 2 可以得出定理 1 的 BiB_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(xαβ)(α,β)∈A×B(x_{\alpha \beta})_{(\alpha, \beta) \in A \times 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,BA, B的乘积(“双族”),则

∏(α,β)∈A×Bxαβ=∏α∈A(∏β∈Bxαβ)=∏β∈B(∏α∈Axαβ) \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)

通过一方面将A×BA \times B视为集合{α}×B\{\alpha\} \times B的并,另一方面将集合A×{β}A \times \{\beta\}的并,从定理3如下:

对于例,如果BB有nn元素,并且对于每个α∈A\alpha \in A,所有xαβx_{\alpha \beta}有相同的值xαx_\alpha,那么

∏α∈A(∏β=1nxα)=∏α=1n(∏α∈Axα). \prod_{\alpha \in A} \left( \prod^n_{\beta=1} x_\alpha \right) = \prod^n_{\alpha=1} \left( \prod_{\alpha \in A} x_\alpha \right).

如果BB有两个元素,我们得到以下结果:令(xα)α∈A,(yα)α∈A(x_\alpha)_{\alpha \in A}, (y_\alpha)_{\alpha \in A}是EE的元素的两个非空族。如果 xαx_\alpha 和 yβy_\beta 是成对可置换的,那么

∏α∈Axα∏α∈Ayα=(∏α∈Axα)∏α∈Ayα. \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.

由于双序列 (xij)(x_{ij}) 的公式 (7) 合成其下标集合是 N\mathbf{N} 中两个区间 {p,q}\{p, q\} 和 {r,s}\{r, s\} 的乘积,通常表示为交换结合词律附加编写

∑i=pq∑j=rsxijor∑j=rs∑i=pqxij \sum_{i=p}^q \sum_{j=r}^s x_{ij} \quad \text{or} \quad \sum_{j=r}^s \sum_{i=p}^q x_{ij}

类似地,对于用其他符号表示的律。

2. 令nn为整数>0> 0,并令AA为整数(i,j)(i, j)的有序对中的集合,使得0≤i≤n,0≤j≤n0 \leq i \leq n, 0 \leq j \leq n和i<ji < j; (xij)(i,j)∈A(x_{ij})_{(i, j) \in A}族的合成(在交换结合词律下)也用∏0≤i<j≤nxij\prod_{0 \leq i < j \leq n} x_{ij}表示(或者简单地用∏i<jxij\prod_{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≤nxij=∏i=0n−1(∏j=i+1nxij)=∏j=1n(∏i=0j−1xij). \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).

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SpS_p的族,有与(10)类似的公式。 pp 整数的序列* (ik)1≤k≤p(i_k)_{1 \leq k \leq p},使得 0≤ik≤n0 \leq i_k \leq n (p≤n+1p \leq n + 1):在后一种情况下,(xi1i2…ip)(i1,…,ip)∈Sp(x_{i_1 i_2 \ldots i_p})_{(i_1, \ldots, i_p) \in S_p} 族的合成表示为

∏0≤i1<i2<⋯<ip<nxi1i2…ipor simply∏i1<i2<⋯<ipxi1i2…ip. \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}.

命题 5 0560

设E和F为岩浆,其律用T表示,并令f和g为E到F的同态。设f T g为E到F的映射 x ↦ f(x) T g(x)。如果F是结合律和交换律,则f T g是同态。

被以下引用 2

被以下引用 I § 7. 。免费幺半群,免费群, I § 8. 。 环

对于 E 的所有元素 x 和 y:

(fTg)(xTy)=f(xTy)Tg(xTy)=f(x)Tf(y)Tg(x)Tg(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)Tg(x)Tf(y)Tg(y)=((fTg)(x))T((fTg)(y)).= f(x) T g(x) T f(y) T g(y) = ((f T g)(x)) T ((f T g)(y)).

6. 商律

定义 11 0561

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:

命题 6 0562

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。

命题 7 0563

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

命题 8 0564

设E是岩浆,A是E的稳定子集,E上的R等价关系与E上的律兼容。A相对于R的饱和度B(集合

引用了 1

引用了 E III § 1. 序关系。 有序集

理论上,II, , no. 5) 是稳定的子集。 RR在AA和BB分别诱导的等价关系RAR_A和RBR_B与从AA的典范嵌入导出的律和映射兼容BB除以经过的商是A/RAA / R_A的岩浆同构到B/RBB / R_B

让⊤\top表示EE上的律。如果xx和yy是BB的两个元素,则存在AA的两个元素、x′x'和y′y',使得x≡x′(modR)x \equiv x' \pmod{R}和y≡y′(modR)y \equiv y' \pmod{R};然后x⊤y≡x′⊤y′(modR)x \top y \equiv x' \top y' \pmod{R}和x′⊤y′∈Ax' \top y' \in A,从而x⊤y∈Bx \top y \in B。因此BB是EE的稳定子集,其他断言是明显的。

令MM为岩浆,((uα,vα))α∈I((u_\alpha, v_\alpha))_{\alpha \in I}为M×MM \times M的元素族。考虑MM上的所有等价关系SS与MM上的律兼容,并且uα≡vα(modS)u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{S}适用于所有α∈I\alpha \in I。这些关系的图的交是等价关系RR的图,它与MM上的律兼容,并且uα≡vα(modR)u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{R}。因此RR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(uα,vα)(u_\alpha, v_\alpha)生成的MM上的律兼容。

命题 9 0565

保留上面的记号,让ff成为岩浆中MM的同态,使得f(uα)=f(vα)f(u_\alpha) = f(v_\alpha)代表所有α∈I\alpha \in I。那么ff与RR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TT是与ff相关联的等价关系。那么所有α∈I\alpha \in I和TT的uα≡vα(modT)u_\alpha \equiv v_\alpha \pmod{T}与MM上的律兼容,因此TT比RR更粗糙;这就证明了命题。

习题

参见习题为 § 1。

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