泛代すう

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泛代すう,也称ひろし适代数学すうがく英語えいごUniversal algebra),研究けんきゅう通用つうよう所有しょゆう代數だいすう結構けっこうてき理論りろん,而不代數だいすう結構けっこうてき模型もけい。舉個れいなみはた特殊とくしゅてき個別こべつてきぐん作為さくい個體こたい分別ふんべつらい學習がくしゅう,而是はたせいぐんろんてき理論りろん作為さくい學習がくしゅうてき主題しゅだい

基本きほん思想しそう[编辑]

したがえ泛代すう角度かくどらい代數だいすうようゆういちくみ運算うんざんもとてき集合しゅうごうA。ざいAうえてきnもと運算うんざん以nAてき元素げんそため輸入ゆにゅうなみかえしかいいちAてき元素げんそてき函數かんすう。这样,0げん运算(そら运算)简单表示ひょうじ为Aてきいち元素げんそある常数じょうすう通常つうじょうようa表示ひょうじ一元いちげん运算简单てき从AいたAてき函数かんすう常用じょうようおけ于参すうまえてき符号ふごう表示ひょうじ,如~x。二元にげん运算通常つうじょうようおけ于参すうてき符号ふごう表示ひょうじ,如x*y。もとかずさらだかある确定てき运算どおり常用じょうよう函数かんすう符号ふごう表示ひょうじさんすうざいくくごうちゅうれい如f(x, y, z)あるf(x1,...,xn)。么,讨论代数だいすうてき一种方式就是将其称为某类代すう,其中自然しぜんすうてきゆうじょ数列すうれつ表示ひょうじ代数だいすう运算てきもとかず过也ゆう研究けんきゅうしゃまこと许无穷元运算,如,其中J无穷ゆび标集完全かんぜんかくだい数理すうり论中てきいち种运さん

等式とうしき[编辑]

てい义了运算きさき代数だいすうてきせい质由公理こうりいちじょう义,ざい泛代すうちゅう通常つうじょうよう恒等こうとうしきある等式とうしきほう的形まとがたしきれいげん运算てき结合りつよし等式とうしきx ∗ (y ∗ z) = (x ∗ y) ∗ z给出。

むらが[编辑]

よし等式とうしきてい义的代数だいすう结构集合しゅうごうしょうさくむらがあるとう价类

はた研究けんきゅう范围げんせいざいむらが,就排除はいじょりょう

等式とうしき研究けんきゅうさく模型もけいてきいちささえ通常つうじょう处理ただゆう运算てき结构(类型ちゅう以有函数かんすうてき符号ふごうただし不能ふのうゆう等式とうしき以外いがいてき关系てき符号ふごう)。谈论这种结构てき语言ただ使用しよう等式とうしき

其不包含ほうがん所有しょゆう广义代数だいすう结构れい如,ゆうじょ交换ぐんわたる及序关系,いん此不ぞく于这个范畴。

いき类也ぞく于等しき类,いん为没ゆう类型のう所有しょゆういきほう则写なり等式とうしきいき中元ちゅうげん素的すてきぎゃく适于所有しょゆうれい元素げんそいん不能ふのうぎゃく加入かにゅう类型ちゅう)。

这样げんせいてきいち个好处是,泛代すう研究けんきゅうてき结构てい在任ざいにんなん具有ぐゆう有限ゆうげんてき范畴なかれい如,つぶせ扑群ただこれつぶせ扑空间范畴ちゅうてきいち个群。

れい[编辑]

だい多数たすう泛代すうけい统都むらがてきれいただし总是很明显,いん通常つうじょうてきてい义往往涉及量ある不等式ふとうしき

ぐん[编辑]

ぐんてきてい义为れい通常つうじょう,一个群的定义由二元运算*完成かんせい,并遵循以公理こうり

  • 结合りつx ∗ (y ∗ z)  =  (x ∗ y) ∗ z;  形式けいしき:∀x,y,z. x∗(yz)=(xy)∗z.
  • 单位もと存在そんざいいち元素げんそe使つかいとく对每个xみやこゆうe ∗ x  =  x  =  x ∗ e;  形式けいしき:∃ex. ex=x=xe.
  • ぎゃく元素げんそ:很容易ようい单位もと唯一ゆいいつてき一般いっぱん记作e么对ごとxみやこゆう元素げんそi使つかいx ∗ i  =  e  =  i ∗ x;  形式けいしき:∀xi. xi=e=ix.

有人ゆうじん使用しようふう公理こうりそくただようx ∗ yぞくA,则x*y也属于,ただし这里しょう*为二元运算已经暗示了这一点。)

ぐんてき这一定义并不直接符合泛代数,いん为单元和げんなぎゃく元素げんそ并非纯粹从“对所有しょゆう元素げんそ普遍ふへん成立せいりつてき等式とうしき规律ひょうじゅつ,而还わたる存在そんざいりょう词“存在そんざい……”。じょりょうげん运算∗,还可指定していそら运算eいちげん运算~,~x通常つうじょううつしさくx−1。这样,公理こうり变为:

  • 结合りつx ∗ (yz)  =  (xy) ∗ z.
  • 单位もとex  =  x  =  xe形式けいしき:∀x. ex=x=xe.
  • ぎゃく元素げんそx ∗ (~x)  =  e  =  (~x) ∗ x  形式けいしき:∀x. x∗~x=e=~xx.

总结らい说,通常つうじょうてきてい义有

  • 单一げん运算
  • 1个等式法しきほう则(结合りつ
  • 2个量ほう则(单位もとあずかぎゃくもと

而按泛代すう,则有

  • 3种运さん:1种げん运算,1种いちげん运算,1种零运算
  • 3个等式法しきほう则(结合りつ、单位もとぎゃくもと
  • ぼつゆうりょうほう则(さいそと层的ぜんしょうりょう除外じょがい,这在むらがちゅうまこと许的)

关键てん,额外てき运算ぼつゆう增加ぞうかしんいき,而是ただ一地遵循了群的通常定义,虽然ぼつゆう唯一ゆいいつ指定してい单位もとeただし很简单就のう证明它是唯一ゆいいつてきまいぎゃく元素げんそ也唯いち

泛代すう观点非常ひじょう适合范畴论。れい如,ざい范畴论中ていぐん对象时,わか对象可能かのう集合しゅうごう,就必须用いた等式とうしきほう则(ざい一般范畴中是有意义的),而非りょうほう则(ゆび单个元素げんそ)。此外,ぎゃく元和がんわ单位もとざい范畴ちゅう指定してい为态しゃれい如,つぶせ扑群なかてきぎゃく仅必须逐元素げんそ存在そんざい,还要给出连续映(态射)。有人ゆうじん要求ようきゅう恒等こうとううつ也要闭包(うえ纤维)。

其他れい[编辑]

だい部分ぶぶん代数だいすう结构さく为泛代数だいすうてきれい

关系代数だいすうてきれいゆうはんかくかくあずかぬの尔代すう

基本きほん构造[编辑]

かり固定こてい。泛代すう中有ちゅううさん基本きほん构造:どう态像、代数だいすうあずか积。

两个代数だいすうA、B间的どうこれ函数かんすうh: A → B使つかいとく对Aなかてきまい个nもと运算fAかず对应てきBちゅうnもと运算fBみやこゆうh(fA(x1,...,xn)) = fB(h(x1),...,h(xn))(わか以看函数かんすう哪个代数だいすう,则fてき上下じょうげ标就掉)。れい如,わかe常数じょうすうそら运算),h(eA) = eBわか~いちげん运算,h(~x) = ~h(x)。わかげん运算,h(x ∗ y) = h(x) ∗ h(y),以此类推。わが们可以取代数だいすうてきどう态像h(A)。

A てき代数だいすうAてきしゅう,对Aてき所有しょゆう运算ふう闭。ぼう个代すう结构集合しゅうごうてき积,ゆびてき集合しゅうごうざいすわ标上てい义的运算てきふえ卡尔积

部分ぶぶん基本きほん定理ていり[编辑]

  • どう基本きほん定理ていり包括ほうかつぐんひとしてきどう定理ていり
  • はくかつ霍夫HSP定理ていり,其指,一类代数当且仅当在同态像、代数だいすうあずか任意にんいちょく积下ふう闭时,以构なりむらが

动机あずか应用[编辑]

じょりょう统一方法ほうほうそと,泛代すう还给りょう深奥しんおうてき定理ていり以及重要じゅうようてきしめせれい反例はんれい,为新代数だいすう研究けんきゅう提供ていきょうりょう有用ゆうようてきかまち。它可以将为某些代すう发明てき方法ほうほう转移いた其他类的代数だいすう方法ほうほうよう泛代すう(如果可能かのうてき话)じゅうしん诠释しかきさきはた其解释为适用于其类别てき方法ほうほう。它还きよしせいりょう概念がいねんせい如J.D.H. Smithしょ说:“ざい特定とくていかまちちゅうおこりらい杂乱而复杂的东西,ざい适当てき一般框架中可能会变得简单而明显”。

とく别是,泛代すう可用かよう幺半ぐんかくてき研究けんきゅうざい泛代すうまえ,许多定理ていり最知さいちめいてきどう基本きほん定理ていりざい所有しょゆう类别中分なかぶん别证あかりてきただしゆうりょう泛代すう,就可以对ごと种代すうけい统进ぎょういちせい证明。

下面かめんひっさげいたてきHiggins 1956ねんてき论文为一系列特定代数系统提供了框架而受到广泛关注,而他1963ねんてき论文则对具有ぐゆう部分ぶぶんてい义运さんてき代数だいすうてき讨论而备受瞩典型てんけいてきれい就是范畴广群。这引りょうこう维代すうてき话题,てい义为研究けんきゅう具有ぐゆう部分ぶぶん运算てきだい数理すうり论,其域ざい几何条件下じょうけんかてい义的。著名ちょめいてきれいかく种形しきてきだか维范畴和广群。

约束满足问题[编辑]

泛代すう约束满足问题(CSP)提供ていきょうりょういち自然しぜんてき语言。CSP一类重要的计算问题:给定关系代数だいすうAかず其上てき如何いか确定能否のうひざいAちゅういた满足。代数だいすうA通常つうじょう确定てきいんCSPAゆび实例仅为存在そんざい语句てき问题。

以证あきら,对某个代すうAまい个计さん问题ひょうCSPA[1]

れい如,nいろ问题ひょうじゅつ为代すうてきCSP,そく具有ぐゆう元素げんそいち个关けいしき不等式ふとうしきてき代数だいすう

二分にぶん猜想(2017ねん4がつ证明)指出さしでわかA有限ゆうげん代数だいすう,则CSPAよう么是P问题,よう么是NP完全かんぜん问题。[2]

推广[编辑]

还可よう范畴论手段しゅだん研究けんきゅう泛代すう可用かよう特殊とくしゅてき范畴描述代数だいすう结构,しょう劳维尔理论あるさら广义てき代数だいすうあい对地,也可よう单子描述代数だいすう结构。这两种方ほうみつきりしょう关,かくゆう优势。[3] とく别地,まい个劳维尔论都ざい集合しゅうごう范畴じょう给出りょう单子,而集合しゅうごう范畴てきにんなに有限ゆうげん”单子产生于某个劳维尔论。单子描述てき特定とくてい范畴(如集合しゅうごう范畴)ちゅうてき代数だいすう结构,而代すう论描じゅつてきいちだい类范畴(そくゆう有限ゆうげん积的范畴)ちゅうにんなん范畴てき结构。

范畴论的最新さいしん发展さんもと——さんもといち系列けいれつ运算,类似于泛代数だいすうただしただまこと许在带变量的りょうてきひょう达式间建立こんりゅう等式とうしきまこと许重复或省略しょうりゃく变量。よし此,环可悲描じゅつ为某些算もとてきしょ谓“代数だいすう”,ただし不能ふのう描述为群,いんざいひだり侧重复了变量g,ざいみぎ侧省りゃくりょう变量g。おこりはつ这似乎是个麻烦的げんせいただし其结はてさんもとゆうぼう些优势:れい如,以统一环和向量空间,とくいた结合代数だいすうただし无法统一环和向量空间。

另一处发てんへん代数だいすう,其中てき运算以是へん函数かんすうぼう些偏函数かんすう也可どおり过所谓“ほん质代すう论”てき劳维尔理论推广来处理。[4]

泛代すうてき另一种推广是模型もけいゆう时被描述为“泛代すう+逻辑”。[5]

相關そうかん條目じょうもく[编辑]

脚注きゃくちゅう[编辑]

  1. ^ Bodirsky, Manuel; Grohe, Martin, Non-dichotomies in constraint satisfaction complexity (PDF), 2008 [2023-10-01], (原始げんし内容ないようそん (PDF)于2023-12-23) 
  2. ^ Zhuk, Dmitriy. The Proof of CSP Dichotomy Conjecture. 2017. arXiv:1704.01914可免费查阅 [cs.cc]. 
  3. ^ Hyland, Martin; Power, John, The Category Theoretic Understanding of Universal Algebra: Lawvere Theories and Monads (PDF), 2007 [2023-10-01], (原始げんし内容ないようそん (PDF)于2023-11-29) 
  4. ^ nLabてきEssentially algebraic theory條目じょうもく
  5. ^ C.C. Chang and H. Jerome Keisler. Model Theory. Studies in Logic and the Foundation of Mathematics 73 3rd. North Holland. 1990: 1. ISBN 0444880542. 

参考さんこう文献ぶんけん[编辑]

  • Bergman, George M., 1998. An Invitation to General Algebra and Universal Constructions页面そん档备份そん互联网档あん (pub. Henry Helson, 15 the Crescent, Berkeley CA, 94708) 398 pp. ISBN 0-9655211-4-1.
  • Birkhoff, Garrett, 1946. Universal algebra. Comptes Rendus du Premier Congrès Canadien de Mathématiques, University of Toronto Press, Toronto, pp. 310–326.
  • Burris, Stanley N., and H.P. Sankappanavar, 1981. A Course in Universal Algebra页面そん档备份そん互联网档あん Springer-Verlag. ISBN 3-540-90578-2 Free online edition.
  • Cohn, Paul Moritz, 1981. Universal Algebra. Dordrecht, Netherlands: D.Reidel Publishing. ISBN 90-277-1213-1 (First published in 1965 by Harper & Row)
  • Freese, Ralph, and Ralph McKenzie, 1987. Commutator Theory for Congruence Modular Varieties页面そん档备份そん互联网档あん), 1st ed. London Mathematical Society Lecture Note Series, 125. Cambridge Univ. Press. ISBN 0-521-34832-3. Free online second edition.
  • Grätzer, George, 1968. Universal Algebra D. Van Nostrand Company, Inc.
  • Higgins, P. J. Groups with multiple operators页面そん档备份そん互联网档あん). Proc. London Math. Soc. (3) 6 (1956), 366–416.
  • Higgins, P.J., Algebras with a scheme of operators. Mathematische Nachrichten (27) (1963) 115–132.
  • Hobby, David, and Ralph McKenzie, 1988. The Structure of Finite Algebras页面そん档备份そん互联网档あん American Mathematical Society. ISBN 0-8218-3400-2. Free online edition.
  • Jipsen, Peter, and Henry Rose, 1992. Varieties of Lattices页面そん档备份そん互联网档あん, Lecture Notes in Mathematics 1533. Springer Verlag. ISBN 0-387-56314-8. Free online edition.
  • Pigozzi, Don. General Theory of Algebras页面そん档备份そん互联网档あん. Free online edition.
  • Smith, J.D.H., 1976. Mal'cev Varieties, Springer-Verlag.
  • Whitehead, Alfred North, 1898. A Treatise on Universal Algebra, Cambridge. (Mainly of historical interest.)

外部がいぶ链接[编辑]