Косая решетка - Skew lattice

В абстрактная алгебра, а косая решетка является алгебраическая структура это некоммутативный обобщение решетка. Хотя срок косая решетка может использоваться для обозначения любого некоммутативного обобщения решетки, с 1989 года он используется в основном следующим образом.

Определение

А косая решетка это набор S оснащен двумя ассоциативный, идемпотент бинарные операции и , называется встретить и присоединиться, которые подтверждают следующую двойную пару законов поглощения

,
.

При условии и ассоциативны и идемпотентны, эти тождества эквивалентны проверке следующей двойственной пары утверждений:

если ,
если .[1]

Историческое прошлое

На протяжении более 60 лет некоммутативные вариации решеток изучаются с разными мотивами. Для некоторых мотивацией был интерес к концептуальным границам теория решетки; для других это был поиск некоммутативных форм логика и Булева алгебра; а для других это было поведение идемпотенты в кольца. А некоммутативная решеткавообще говоря, это алгебра куда и находятся ассоциативный, идемпотент двоичный операции связаны личности поглощения гарантируя, что в некотором роде дуализирует . Точные выбранные идентичности зависят от основной мотивации, при этом различные варианты выбора производят различные многообразия алгебр.

Паскуаль Джордан, мотивированные вопросами в квантовая логика, инициировал исследование некоммутативные решетки в своей статье 1949 г. Über Nichtkommutative Verbände,[2] выбор тождеств поглощения

Он называл те алгебры, которые им удовлетворяют, как Schrägverbände. Изменяя или дополняя эти тождества, Джордан и другие получили ряд разновидностей некоммутативных решеток. Начиная с работы Джонатана Лича 1989 г., Перекос решеток в кольца,[3] косые решетки, как определено выше, были основными объектами исследования. Этому способствовали предыдущие результаты о группы. Это особенно характерно для многих основных свойств.

Основные свойства

Естественный частичный порядок и естественный квазипорядок

В косой решетке , естественный частичный заказ определяется если , или дважды, . Естественный Предварительный заказ на дан кем-то если или дважды . Пока и договориться о решетках, правильно уточняет в некоммутативном случае. Индуцированная естественная эквивалентность определяется если , то есть, и или дважды, и . Блоки перегородки arelattice в порядке если и существуют такие, что . Это позволяет нам рисовать Диаграммы Хассе косых решеток, таких как следующая пара:

Skew diag.png

Например, на диаграмме слева вверху это и находятся Связанные обозначены пунктирным сегментом. Наклонные линии показывают естественный частичный порядок между элементами отдельных -классы. Элементы , и сформировать синглтон -классы.

Прямоугольные косые решетки

Косые решетки, состоящие из одного -класс называются прямоугольный. Для них характерны эквивалентные тождества: , и . Прямоугольные косые решетки изоморфны косым решеткам, имеющим следующую конструкцию (и наоборот): заданные непустые множества и , на определять и . В -классовое разбиение косой решетки , как показано на приведенных выше диаграммах, является единственным разбиением в свои максимальные прямоугольные подалгебры. Кроме того, является конгруэнцией с индуцированной фактор-алгеброй максимальный решетчатый образ , таким образом делая каждую косую решетку решетка прямоугольных подалгебр. Это теорема Клиффорда – Маклина для косых решеток, впервые данная для полос отдельно Клиффорд и Маклин. Он также известен как Первая теорема разложения для косых решеток.

Правые (левые) косые решетки и факторизация Кимуры

Косая решетка является правой, если она удовлетворяет тождеству или дважды, Эти тождества по существу утверждают, что и в каждом -учебный класс. Каждая косая решетка имеет уникальное максимальное правостороннее изображение где соответствие определяется если оба и (или дважды, и ). Точно так же косая решетка будет левой, если и в каждом -учебный класс. Снова максимальный левый образ косой решетки это изображение где соответствие определяется двойным образом: . Многие примеры косых решеток могут быть правыми или левыми. В решетке конгруэнций и тождественное соответствие . Индуцированный эпиморфизм факторов через оба индуцированных эпиморфизма и . Параметр , гомоморфизм определяется , индуцирует изоморфизм . Это факторизация Кимуры в расслоенное произведение его максимальных правых и левых образов.

Skew pullback.png

Подобно теореме Клиффорда – Маклина, факторизация Кимуры (или Вторая теорема о разложении косых решеток) был впервые дан для регулярных полос (удовлетворяющих среднему значению поглощения, ). Действительно, оба и являются обычными полосами. Вышеупомянутые символы , и исходят, конечно, из основной теории полугрупп.[3][4][5][6][7][8][9][10]

Подмногообразия косых решеток

Косые решетки образуют множество. Прямоугольные косые решетки, левые и правые косые решетки образуют подмногообразия, которые являются центральными для базовой структурной теории косых решеток. Вот еще несколько.

Симметричные косые решетки

Косая решетка S симметрична, если для любого , если . Таким образом, вхождения коммутации однозначно для таких косых решеток, в которых подмножества попарно коммутирующих элементов порождают коммутативные подалгебры, т. Е. Подрешетки. (Это неверно для косых решеток в целом.) Базисы уравнений для этого подмногообразия, впервые данные Спинксом[11] находятся: и .A секция решетки косой решетки это подрешетка из встреча каждого -класс в одном элементе. таким образом, является внутренней копией решетки с составом являясь изоморфизмом. Все симметричные косые решетки, для которых | S / D | leq aleph_0, допускает секцию решетки.[10] Симметричная или нет, имеющая решетчатый участок гарантирует, что также есть внутренние копии и дано соответственно и , куда и являются и классы конгруэнтности в . Таким образом и являются изоморфизмами.[8] Это приводит к коммутирующей диаграмме вложения, дуализирующей предыдущую диаграмму Кимуры.

Skew lsection.png

Решетки противодействия перекосу

Косая решетка сокращается, если и подразумевает и аналогично и подразумевает . Косые решетки с сокращением симметричны, и можно показать, что они образуют множество. В отличие от решеток они не обязательно должны быть распределительными, и наоборот.

Распределительные перекосы

Распределительные косые решетки определяются тождествами: (D1) (D'1)

В отличие от решеток (D1) и (D'1) в общем случае не эквивалентны для косых решеток, но они эквивалентны для симметричных косых решеток.[9][12][13] Условие (D1) можно усилить до (D2) в этом случае (D'1) является следствием. Косая решетка удовлетворяет как (D2), так и двойственному ему, , тогда и только тогда, когда он факторизуется как произведение дистрибутивной решетки и прямоугольной косой решетки. В последнем случае (D2) можно усилить до и . (D3) Сам по себе (D3) эквивалентен (D2) при добавлении симметрии.[3] Таким образом, мы имеем шесть подмногообразий косых решеток, определяемых соответственно (D1), (D2), (D3) и их двойниками.

Нормальные косые решетки

Как видно выше, и удовлетворить личность . Полосы, удовлетворяющие более сильную идентичность, , называются нормальными. Косая решетка называется нормальной косой, если она удовлетворяет

Для каждого элемента a в нормальной косой решетке , набор определяется { } или эквивалентно {} является подрешеткой в , и наоборот. (Таким образом, нормальные косые решетки также называются локальными решетками.) Когда обе и нормальные, изоморфно распадается на продукт решетки и прямоугольная косая решетка , и наоборот. Таким образом, как нормальные косые решетки, так и расщепленные косые решетки образуют многообразия. Возвращаясь к распространению, так что характеризует разнообразие дистрибутивных нормальных косых решеток, а (D3) характеризует множество симметричных, дистрибутивных нормальных косых решеток.

Категориальные косые решетки

Косая решетка категорична, если непустые композиции биекций смежных классов являются биекциями смежных классов. Категориальные косые решетки образуют множество. Косые решетки в кольцах и нормальные косые решетки являются примерами алгебр на этом многообразии.[4] Позволять с , и , быть смежной биекцией из к принимая к , быть биекцией смежного класса из к принимая к и наконец быть смежной биекцией из к принимая к . Косая решетка категоричен, если всегда выполняется равенство , т.е. если составная частичная биекция если непустой - биекция смежного класса из -косет для -cosetof . То есть .Все дистрибутивные косые решетки категоричны. Хотя симметричные косые решетки могут и не быть. В некотором смысле они обнаруживают независимость между свойствами симметрии и дистрибутивности.[3][4][6][9][10][11][13][14]

Косые булевы алгебры

Нулевым элементом в косой решетке S называется такой элемент 0 из S, что для всех или, вдвойне, (0)

Булева косая решетка - это симметричная дистрибутивная нормальная косая решетка с 0, такой, что является булевой решеткой для каждого Для такой косой решетки S разностный оператор определяется как x y = где последний вычисляется в булевой решетке [1] При наличии (D3) и (0) характеризуется тождествами: и (S B) Таким образом, имеется множество косых булевых алгебр характеризуется тождествами (D3), (0) и (S B). Примитивная косая булева алгебра состоит из 0 и одного отличного от 0 D-класса. Таким образом, это результат присоединения 0 к прямоугольной косой решетке D через (0) с , если и иначе. Каждая косая булева алгебра является подпрямым произведением примитивных алгебр. Косые булевы алгебры играют важную роль в изучении дискриминаторных многообразий и других обобщений универсальной алгебры булевого поведения.[15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25]

Перекос решеток в кольца

Позволять быть звенеть и разреши обозначить набор из всех Идемпотенты в . Для всех набор и .

Четко но также является ассоциативный. Если подмножество закрыт под и , тогда является распределительной косой решеткой с сокращением. Чтобы найти такие косые решетки в каждый смотрит на группы в , особенно те, которые максимальны относительно некоторого ограничения. Фактически, каждая мультипликативная полоса в который является максимальным относительно правильной регулярности (=), также замкнут относительно и таким образом образует правую косую решетку. В общем, каждая правильная регулярная группа в порождает правую косую решетку в . Двойные замечания справедливы и для левых регулярных полос (полос, удовлетворяющих тождеству ) в . Максимальные регулярные полосы не нужно закрывать под как определено; контрпримеры легко найти с помощью мультипликативных прямоугольных полос. Однако эти случаи закрыты кубическим вариантом определяется поскольку в этих случаях сводится к чтобы дать двойную прямоугольную ленту. Заменив условие регулярности нормальностью , каждая максимальная нормальная мультипликативная лента в также закрыт с , куда , образует булеву косую решетку. Когда сам замкнут относительно умножения, то это нормальная лента и, таким образом, образует булеву косую решетку. Фактически, любая косая булева алгебра может быть вложена в такую ​​алгебру.[26] Когда A имеет мультипликативную идентичность , условие, что мультипликативно замкнуто, как хорошо известно, следует, что образует булеву алгебру. Косые решетки в кольцах по-прежнему служат хорошим источником примеров и мотивации.[23][27][28][29][30]

Примитивные косые решетки

Косые решетки, состоящие ровно из двух D-классов, называются примитивными косыми решетками. Учитывая такую ​​косую решетку с -классы в , то для любого и , подмножества

{} и {}

называются соответственно смежные классы A в B и смежные классы B в A. Эти смежные классы разбивают B и A с и . Классы смежных классов всегда являются прямоугольными подалгебрами в своих -классы. Более того, частичный порядок индуцирует смежную биекцию определяется:

если только , за и .

В совокупности смежные биекции описывают между подмножествами и . Они также определяют и для пар элементов из различных -классы. Действительно, учитывая и , позволять быть взаимно однозначным соотношением затрат между смежными классами в и в . Потом:

и .

В общем, учитывая и с и , тогда принадлежат к общему - сосет в и принадлежат к общему -косет в если и только если . Таким образом, каждая биекция смежных классов в некотором смысле является максимальным набором взаимно параллельных пар .

Каждая примитивная косая решетка факторов как расслоенное произведение его максимальных левых и правых примитивных изображений . Правые примитивные косые решетки строятся следующим образом. Позволять и быть разбиениями непересекающихся непустых множеств и , где все и имеют общий размер. Для каждой пары выбрать фиксированную биекцию из на . На и отдельно установить и ; но учитывая и , набор

и

куда и с принадлежащий ячейке из и принадлежащий ячейке из . Различные являются смежными биекциями. Это показано на следующей частичной диаграмме Хассе, где а стрелки указывают -выводы и из и .

Skew primitive.png

Левые примитивные косые решетки строятся двойственным образом. Таким способом могут быть построены все правые [левые] примитивные косые решетки.[3]

Структура смежных классов косых решеток

Непрямоугольная косая решетка покрывается его максимальными примитивными косыми решетками: при сопоставимых -классы в , образует максимальную примитивную подалгебру в и каждый -класс в лежит в такой подалгебре. Структуры смежных классов этих примитивных подалгебр объединяются для определения результатов. и по крайней мере, когда и сопоставимы под . Оказывается, что и определяются в целом смежными классами и их биекциями, хотя и несколько менее прямым образом, чем -сравненный случай. В частности, даны два несравнимых D-класса A и B с объединенным D-классом J и встречающиеся с D-классом в , возникают интересные связи между двумя смежными разложениями J (или M) по A и B.[4]

Косой алмаз.png

Таким образом, косую решетку можно рассматривать как атлас смежных классов прямоугольных косых решеток, размещенных на вершинах решетки и взаимно однозначных смежных классов между ними, причем последние рассматриваются как частичные изоморфизмы между прямоугольными алгебрами, причем каждая биекция смежных классов определяет соответствующую пару смежных классов. Эта перспектива дает, по сути, диаграмму Хассе косой решетки, которую легко нарисовать в случаях относительно небольшого порядка. (См. Диаграммы в разделе 3 выше.) Дана цепочка D-классов в , существует три набора биекций смежных классов: от A к B, от B к C и от A к C. и , состав частичных биекций может быть пустым. Если это не так, то уникальная биекция смежного класса существует такое, что . (Опять таки, является биекцией между парой смежных классов в и .) Это включение может быть строгим. Это всегда равенство (учитывая ) на данной косой решетке S в точности тогда, когда S категорична. В этом случае, путем включения тождественных отображений в каждый прямоугольный D-класс и присоединения пустых биекций между должным образом сопоставимыми D-классами, можно получить категорию прямоугольных алгебр и смежных биекций между ними. Простые примеры из раздела 3 категоричны.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Пиявка Дж. Косые решетки в кольцах, Универсальная алгебра, 26 (1989), 48-72.
  2. ^ Jordan, P. Uber Nichtkommutative Verbände, Arch. Математика. 2 (1949), 56–59.
  3. ^ а б c d е Пиявка Дж. Косые решетки в кольцах, Универсальная алгебра, 26 (1989), 48-72
  4. ^ а б c d Пиявка Дж. Последние достижения в теории косых решеток. Полугруппа Форум, 52(1996), 7-24.
  5. ^ Пиявка Дж. Магические квадраты, конечные плоскости и простые квазирешетки, Ars Combinatoria 77 (2005), 75-96.
  6. ^ а б Пиявка Дж. Геометрия косых решеток. Полугруппа Форум, 52(1993), 7-24.
  7. ^ Пиявка, J, Нормальные косые решетки, Полугруппа Форум, 44(1992), 1-8.
  8. ^ а б Цветко-Ваг К. Внутренние разложения косых решеток, Сообщения в алгебре, 35 (2007), 243-247
  9. ^ а б c Цветко-Вах К. Новое доказательство теоремы Спинкса. Полугруппа Форум 73 (2006), 267-272.
  10. ^ а б c Ласло, Дж. И Лич, Дж. Отношения Грина на некоммутативных решетках, Acta Sci. Математика. (Сегед), 68 (2002), 501-533.
  11. ^ а б Спинкс М. Автоматизированный вывод в некоммутативной теории решеток // ЖТФ. Отчет 3/98, Monash U, GSCIT, 1998
  12. ^ Спинкс М. Автоматизированный вывод в некоммутативной теории решеток // ЖТФ. Отчет 3/98, Университет Монаша, Школа вычислительной техники и информационных технологий Гиппсленд, июнь 1998 г.
  13. ^ а б Спинкс М. О средней дистрибутивности косых решеток. Полугруппа Форум 61 (2000), 341-345.
  14. ^ Цветко-Вах, Карин; Киньон, М.; Пиявка, Дж .; Спинкс, М. Отмена в косых решетках. Заказ 28 (2011), 9-32.
  15. ^ Бигнал Р. Дж. Квазипримальные многообразия и компоненты универсальных алгебр: Диссертация, Университет Флиндерса, Южная Австралия, 1976.
  16. ^ Бигнал, Р. Дж. Некоммутативная многозначная логика, Proc. 21-й Международный симпозиум по многозначной логике, 1991, IEEE Computer Soc. Пресс, 49-54.
  17. ^ Бигнал, Р. Дж. И Дж. Лич, Косые булевы алгебры и дискриминаторные многообразия, Универсальная алгебра, 33 (1995), 387-398.
  18. ^ Бигнал, Р. Дж. И М. Спинкс, пропозициональная косая булева логика, Proc. 26-й Международный симпозиум по многозначной логике, 1996, IEEE Computer Soc. Пресс, 43-48.
  19. ^ Биньял, Р. Дж. И М. Спинкс, Импликативные субредукты BCS-алгебры косых булевых алгебр, Scientiae Mathematicae Japonicae, 58 (2003), 629-638.
  20. ^ Биньял, Р. Дж. И М. Спинкс, О многообразиях бинарных дискриминаторов (I): импликативные BCS-алгебры, должен появиться в Международном журнале алгебры и вычислений.
  21. ^ Корниш, W H, Булевы косые алгебры, Acta Math. Акад. Sci. Hung., 36 (1980), 281-291.
  22. ^ Пиявка Дж. Косые булевы алгебры, Универсальная алгебра, 27 (1990), 497-506.
  23. ^ а б Пиявка и Спинкс, Косые булевы алгебры, порожденные обобщенными булевыми алгебрами, Algebra Universalis 58 (2008), 287-302, 307-311.
  24. ^ Спинкс, М., Вклад в теорию алгебр до BCK, Диссертация Монашского университета, 2002.
  25. ^ Спинкс, М. и Р. Верофф, Аксиоматизация косого булевого исчисления высказываний, J. Автоматизированное рассуждение, 37 (2006), 3-20.
  26. ^ Цветко-Вах К. Косые решетки в кольцах матриц, Универсальная алгебра 53 (2005), 471-479.
  27. ^ Цветко-Вах К. Чистые косые решетки в кольцах. Полугруппа Форум 68 (2004), 268-279.
  28. ^ Цветко-Вах, K, Pure ∇-диапазоны, Полугруппа Форум 71 (2005), 93-101.
  29. ^ Цветко-Вах К. Косые решетки в кольцах: Диссертация, Университет Любляны, 2005.
  30. ^ Цветко-Вах, К. и Дж. Лич, Ассоциативность-операции на полосах в кольцах, Полугруппа Форум 76 (2008), 32-50