么半群

么半群

在抽象代數此一數學分支中,么半群是指一個帶有可結合二元運算和單位元的代數結構。么半群在許多的數學分支中都會出現。在幾何學中,么半群捉取了函式複合的概念。

定義

綜述

么半群是一個帶有二元運算*:M×M→M的集合M,其符合下列公理:結合律:對任何在M內的a、b、c,(a*b)*c=a*(b*c)。

單位元:存在一在M內的元素e,使得任一於M內的a都會符合a*e=e*a=a。

通常也會多加上另一個公理:

封閉性:對任何在M內的a、b,a*b也會在M內。

但這不是必要的,因為在二元運算中即內含了此一公理。

另外,么半群也可以說是帶有單位元的半群。

么半群除了沒有逆元素之外,滿足其他所有群的公理。因此,一個帶有逆元素的么半群和群是一樣的。

生成元和子么半群

么半群 M 的 子么半群是指一個在 M 內包含著單位元且具封閉性(即若x,y∈N ,則 x*y∈N )的子集 N。很明顯地, N 自身會是個么半群,在導自 M 的二元運算之下。等價地說,子么半群是一個子集 N ,其中 N=N ,且上標 * 為克萊尼星號。對任一於 M 內的子集 N 而言,子么半群 N 會是包含著 N 的最小么半群。

子集 N 被稱之為 M 的生成元,若且唯若 M=N。若 N 是有限的, M 即被稱為是有限生成的。

可交換么半群

運算為可交換的么半群稱之為可交換么半群(或較少地,稱之為阿貝爾么半群)。可交換么半群經常會將運算寫成加號。每個可交換么半群都自然會有一個它自身的代數預序 ≤ ,定義為下: x ≤ y 若且唯若存在 z 使得 x+z=y 。可交換么半群 M 的序單位是一個在 M 內的元素 u ,其中對任一在 M 內的元素 x 而言,總會存在一個正整數 n 使得 x ≤ nu。這經常用在 M 是偏序阿貝爾群 G 的正錐體的情況,在這種情況下我們稱 u 是 G 的序-單位。有接受任何交換么半群,並把它變成全資格阿貝爾群的代數構造;這個構造叫做格羅滕迪克群。

部分可交換么半群

運算只對某些元素而不是所有元素是交換性的的么半群是跡么半群;跡么半群通常出現在並發計算理論中。

么半群同態

兩個么半群(M,*)和(M′,@)之間的同態是一個函式f : M → M′,會有如下兩個性質:

f(x*y) = f(x)@f(y) 對所有在M內的x和yf(e) = e′ 其中e和e′分別是M和M′的單位元。

不是每一個群胚同態都會是個么半群同態,因為它不一定會維持單位元。和上述不同,群同態的情況則會成立:群論的公理確保每一兩群之間的群胚同態都會維持住單位元。對於么半群,這不是永遠成立的,而必須有另外的要求。

雙射么半群同態稱做么半群同構。

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