离散数学大概(二)

  1. 设S为集合,函数f: SxS->S称为S上的二元运算,简称为二元运算。验证一个运算是否为集合S上的二元运算主要考虑两点:
  • S中任何两个元素都可以进行这种运算,且运算结果是唯一的。
  • S中任何两个元素的运算结果都属于S,即S对该运算是封闭的。
    如自然数集上的加法和乘法是N上的二元运算,但减法和除法不是。
    设S为集合,函数f: S->S称为S上的一个一元运算,简称一元运算。如求一个数的相反数。
  1. 单位元(幺元)
    在自然数集N上,0是加法运算的单位元,1是乘法运算的单位元。
  2. 零元
    在自然数集N上,0是乘法运算的零元,加法运算没有零元。
  3. 逆元
    在整数集合Z上,加法的单位元是0,对于任何整数x,它的加法逆元都存在,是它的相反数-x. 如果x的逆元存在,则称x是可逆的。
    对于给定的集合和二元运算来说,逆元和单位元、零元不同,如果单位元或零元存在,一定是唯一的(与运算有关),而逆元能否存在与元素有关,有的元素有逆元,有的元素无逆元,不同的元素对应着不同的逆元。
  4. 代数系统
    非空集合S和S上k个一元或二元运算f1,f2,...fk组成的系统称为一个代数系统,简称代数,记作<S,f1,f2,...,fk>
  5. 同类型的代数系统
    如果两个代数系统中运算的个数和对应的元数相同,且代数常数的个数也相同,则称这两个代数系统具有相同的构成成分,也称它们是同类型的代数系统。
  6. 特殊的代数系统
    代数系统V=<S,○>,其中○是一个可结合的二元运算,就代表了一类特殊的代数系统——半群。
    代数系统V=<S,○,✲>,其中○和✲是二元运算,并满足交换律、结合律、幂等律和吸收律,就代表了另一类特殊的代数系统——格。
  7. 子代数
    对于任何代数系统,其子代数一定存在。最大的子代数就是V本身,如果令V中所有的代数常数构成的集合是B,且B对V中所有的运算都是封闭的,则B就构成了V的最小子代数。这种最大和最小的子代数称为V的平凡子代数。
  8. 同态
    设V1=<A,○>和V2=<B,*>是同类型的代数系统,f: A->B, 且任意x,y属于A,有 f(x○y) = f(x) * f(y)
    则称f是V1到V2的同态映射,简称同态。
    根据同态映射的性质可以分为单同态,满同态,同构。f 如果是满射,则称为满同态;如果是单射,则称为单同态;如果是双射,则称为同构。
  9. 半群和群都是具有一个二元运算的代数系统
    设V=<S,○>是代数系统,其中○是一个可结合的二元运算,则称V为半群;
    设V=<S,○>是半群,e属于S,e是关于○运算的单位元,则称V是幺半群,也叫做独异点;
    设V=<S,○>是独异点,若任意a属于S,a的逆元也属于S,则称V是群,通常记作G.
  10. 平凡群和阿贝尔群
  • 若群G是有穷集,则称G是有限群,否则称为无限群。群G的基数称为群G的阶。
  • 只含单位元的群称为平凡群。eg.<{0} , +>
  • 若群G中的二元运算是可交换的,则称G为交换群或阿贝尔(Abel)群。
  1. k阶元
    设G是群,a属于G,使得等式a^k=e成立的最小正整数k称为a的阶(周期),记作|a|=k,这时也称a为k阶元。若不存在这样的正整数k,则称a为无限阶元
  2. G为群,则G满足消去律。
  3. 子群:群的子代数
    设G是群,H是G的非空子集,如果H关于G中的运算构成群,则称H为G的子群。
    任何群G都存在子群,G和{e}都是G的子群,称为平凡子群。
  4. 群的中心
    设G是群,C是与G中所有元素都可交换的元素构成的集合,称C为G的中心。
    对于阿贝尔群,因为G中的所有元素都可以互相交换,G的中心就是G;但是对于某些非交换群,它的中心是{e}.
  5. 循环群
    设G是群,a属于G,令H={a^k | k为整数},即a的所有幂构成的集合,则H是G的子群,称为由a生成的子群,记作<a>.
    若存在a属于G,使得G=<a>,则称G为循环群,称a为G的生成元。循环群G根据生成元a的阶数可以分为两类:n阶循环群和无限循环群。
  6. 设G=<a>是循环群
  • 若G是无限循环群,则G只有两个生成元,即a和a^(-1)
  • 若G是n阶循环群,则G含有Φ(n)(欧拉函数)个生成元,对于任何小于n且与n互素的自然数r,a^r是G的生成元。
  1. 环是具有两个二元运算的代数系统。
    设<R,+,·>是代数系统,+和·是二元运算,如果满足以下条件:
  • <R,+>构成交换群
  • <R,·>构成半群
  • ·运算关于+运算适合分配律
    则称<R,+,·>是一个环
  1. 格与布尔代数是具有两个二元运算的代数系统
  • 设<S, ≤ >是偏序集,如果任意x,y属于S,{x, y}都有最小上界和最大下界,则称S关于偏序≤构成一个格。
    格中运算符∧表示最大下界,∨表示最小上界。
  • 格的对偶原理:设 f 是含有格中元素以及符号=, ≤, ≥, ∨, ∧等的命题。若 f 对一切格为真,则 f 的对偶命题 f* 也对一切格为真。
  • 设<S, ✲, ○>是代数系统,✲和○是二元运算,并且满足交换律、结合律和吸收律,则<S, ✲, ○>构成一个格。
  • 设<L, ∧, ∨>是格,S是L的非空子集,若S关于L中的运算∧和∨仍构成格,则称S是L的子格。
  • 设<L, ∧, ∨>是格,若任意a,b,c属于L,有
    a∧(b∨c) = (a∧b)∨(a∧c)
    a∨(b∧c) = (a∨b)∧(a∨c)
    成立,则称L为分配格。
  • 定理:若L是格,则L是分配格当且仅当L中不含有与钻石格或五角格同构的子格
    推论:小于五元的格都是分配格;任何一条链都是分配格;
  • 设L是格,若L存在全下界(记作0)和全上界(记作1),则称L是有界格,并将L记为<L, ∧, ∧, 0, 1>.
  • 设<L, ∧, ∧, 0, 1>是有界格,a属于L, 若存在b属于L, 使得
    a∧b=0 和 a∨b=1
    则称a和b互为补元。
  • 设<L, ∧, ∧, 0, 1>是有界格,若任意a属于L, 在L中都有a的补元存在,则称L是有补格
  • 如果一个格是有补分配格,则称它为布尔格或布尔代数
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