Algebra abstrakcyjna/Działania

Z testwiki
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Działania

Działanie wewnętrzne

Działaniem wewnętrznym (lub krócej działaniem) w zbiorze A nazywamy dowolne odwzorowanie produktu kartezjańskiego A×A w zbiór A. Innymi słowy mówimy, że w zbiorze A określone jest działanie wewnętrzne, jeśli każdej parze uporządkowanej (a,b) elementów zbioru A przyporządkowany jest dokładnie jeden element zbioru A (zwany wynikiem działania na elementach a i b).

Jeżeli ∗:A×A→A jest działaniem wewnętrznym w A, to zazwyczaj wynik działania ∗ na elementach a,b∈A oznaczamy przez: a∗b (nie zaś przez ∗(a,b) ).

Dla oznaczenia działań wewnętrznych stosujemy często symbole: ∗,+,⋅. W przypadku użycia symbolu + mówić możemy o notacji addytywnej (działanie nazywamy wówczas dodawaniem, zaś wynik - sumą); w przypadku użycia ⋅ o multiplikatywnej (działanie nazywamy mnożeniem, zaś wynik iloczynem). Przy stosowaniu notacji multiplikatywnej często symbol działania pomija się, tzn. zamiast a⋅b piszemy ab.

Działanie zewnętrzne

Niech A i F będą dowolnymi zbiorami niepustymi. Działaniem zewnętrznym w zbiorze A nazywamy dowolne odwzorowanie produktu kartezjańskiego FxA w zbiór A. Zbiór F nazywamy zbiorem operatorów.

Działanie łączne

Mówimy, że działanie ∗ w zbiorze A jest łączne, jeśli dla dowolnych a,b,c∈A zachodzi równość (a∗b)∗c=a∗(b∗c).

Działanie przemienne

Mówimy, że działanie ∗ w zbiorze A jest przemienne, jeśli dla dowolnych a,b∈A zachodzi równość a∗b=b∗a.

Jeżeli dane działanie jest przemienne, to zazwyczaj oznaczamy je addytywnie.

Działanie rozdzielne

Niech w zbiorze A określone będą działania ∗ oraz +. Mówimy, ze działanie ∗ jest rozdzielne względem działania +, jeśli dla dowolnych a,b,c∈A zachodzą równości:

  • a∗(b+c)=(a∗b)+(a∗c) (rozdzielność lewostronna działania ∗ względem działania +),
  • (a+b)∗c=(a∗c)+(b∗c) (rozdzielność prawostronna działania ∗ względem działania +).

Element neutralny

Mówimy, że element e∈A jest elementem neutralnym działania ∗ określonego w A, jeśli dla każdego a∈A zachodzi równość a∗e=e∗a=a.

Element neutralny działania ∗ w A, o ile istnieje, jest wyznaczony jednoznacznie. Gdyby bowiem e,e′∈A były elementami neutralnymi działania ∗, to: e=e∗e′, bo e' jest elementem neutralnym oraz e′=e∗e′, bo e jest elementem neutralnym, wobec czego: e=e′.

Element odwrotny

Niech działanie ∗ w zbiorze A ma element neutralny e i niech a∈A. Każdy element b∈A spełniający równość a∗b=b∗a=e nazywamy elementem odwrotnym do a. Jeśli istnieje dokładnie jeden element odwrotny do a, to oznaczamy go symbolem a−1. W notacji addytywnej element odwrotny do a nazywamy elementem przeciwnym do a i oznaczamy –a. Ponadto, zamiast pisać a+(−b) piszemy zazwyczaj a−b.

Jasne jest, że jeśli element b jest odwrotny do a, to element a jest odwrotny do b.

Ponadto, jeżeli działanie ∗ w zbiorze A jest łączne, to element odwrotny do elementu a∈A, o ile istnieje, jest wyznaczony jednoznacznie. Gdyby bowiem b,b′∈A były odwrotne do a, to: b′=b′∗e=b′∗(a∗b)=(b′∗a)∗b=e∗b=b.

Element neutralny zawsze posiada element odwrotny. Jest nim on sam.

Działania - przykłady

Działania wewnętrzne

Niech X będzie dowolnym zbiorem. Przez 2X oznaczamy zbiór wszystkich podzbiorów zbioru X. Działania ∪:2X×2X→2X i ∩:2X×2X→2X są działaniami wewnętrznymi w 2X. Działania te są łączne, przemienne i każde z nich jest rozdzielne względem drugiego. Elementem neutralnym względem działania ∪ jest ∅. Elementem neutralnym względem działania ∩ jest X. Jedynymi elementami posiadającymi elementy odwrotne względem tych działań są ich elementy neutralne.

Niech X={x} będzie zbiorem jednoelementowym. Jedynym działaniem wewnętrznym w X jest działanie przyporządkowujące parze elementów (x,x) element x. Jest to oczywiście działanie łączne, przemienne, z elementem neutralnym równym x i elementem odwrotnym do x równym x.

Niech X będzie dowolnym zbiorem. Przez S(X) oznaczmy zbiór wszystkich bijekcji z X na X. Jako działanie wewnętrzne w X przyjmijmy składanie funkcji. Jest to działanie łączne, nieprzemienne (o ile X jest co najmniej 3-elementowy). Elementem neutralnym jest funkcja identycznościowa na X. Elementem przeciwnym do danej funkcji jest jej funkcja odwrotna.

Działania zewnętrzne

Oznaczmy przez 𝒰 zbiór wszystkich skończonych podzbiorów zbioru liczb naturalnych, zaś przez 𝒲 zbiór wszystkich nieskończonych podzbiorów zbioru liczb naturalnych. Zdefiniujmy działanie f:𝒰×𝒲→𝒲 następująco: dla A∈𝒰 i B∈𝒲 przyjmujemy: f(A,B)=B∖A. Funkcja f jest działaniem zewnętrznym w zbiorze 𝒲.


Szablon:Nawigacja