วงแหวนตรงข้าม
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะพีชคณิตนามธรรมสิ่งที่ตรงข้ามกับริงคือริงอีกอันที่มีองค์ประกอบและการดำเนินการบวกเหมือนกัน แต่การคูณจะทำในลำดับที่กลับกัน กล่าวให้ชัดเจนยิ่งขึ้น สิ่งที่ตรงข้ามกับริง( R , +, ⋅ )คือริง( R , +, ∗)ซึ่งการคูณ ∗ ถูกกำหนดโดยa ∗ b = b ⋅ aสำหรับทุกa , bในR [ 1 ] [ 2 ]ริงที่ตรงข้ามสามารถใช้เพื่อกำหนดมัลติโมดูลซึ่งเป็นการวางนัยทั่วไปของไบโมดูล นอกจาก นี้ ยังช่วยชี้แจงความสัมพันธ์ระหว่าง โมดูลซ้ายและขวา(ดู§ คุณสมบัติ )
โมโนอิดกลุ่มวงแหวนและพีชคณิตล้วนสามารถมองได้ว่าเป็นหมวดหมู่ ที่มี วัตถุเดียวการสร้างหมวดหมู่ตรงข้ามเป็นการขยายแนวคิด ของ กลุ่มตรงข้ามวงแหวนตรงข้าม เป็นต้น
ความสัมพันธ์กับออโตมอร์ฟิซึมและแอนติออโตมอร์ฟิซึม
ในส่วนนี้ สัญลักษณ์สำหรับการคูณในวงแหวนตรงข้ามจะเปลี่ยนจากเครื่องหมายดอกจันเป็นรูปเพชร เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนกับตัวดำเนินการเอกภาคบางอย่าง
วงแหวนเรียกว่า วงแหวน ตรงข้ามตัวเองหากเป็นไอโซมอร์ฟิกกับวงแหวนตรงข้าม[ 3 ] [ 4 ] [ a ] ซึ่งชื่อนี้บ่งชี้ว่าโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ .
วงแหวนสลับที่ทั้งหมดเป็นวงแหวนตรงข้ามในตัวเอง
ให้เรากำหนดนิยามของแอนติไอโซมอร์ฟิซึม
- :(R,\diamond )\to (R,\cdot )} โดยที่สำหรับ . [ข]
มันเป็นแอนติไอโซมอร์ฟิซึมอย่างแท้จริง เนื่องจากแอนติไอโซมอร์ฟิซึมสามารถนิยามได้โดยทั่วไปสำหรับเซมิกรุป โมโนอิด กรุป ริง รังเทียม และพีชคณิต ในกรณีของริง (และรังเทียม) เราจะได้ความสมมูลทั่วไป
วงแหวน[ c ]จะเป็นวงแหวนตรงข้ามตัวเองก็ต่อเมื่อมีแอนติออโตมอร์ฟิซึมอย่างน้อยหนึ่งตัว
หลักฐาน: :ให้เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับตัวเอง ถ้าถ้าเป็นการสมมาตรกันเนื่องจากเป็นองค์ประกอบของแอนติไอโซมอร์ฟิซึมและไอโซมอร์ฟิซึม จึงเป็นแอนติไอโซมอร์ฟิซึมจากไปสู่ตัวมันเอง ดังนั้นจึงเกิดภาวะต่อต้านออโตมอร์ฟิซึม
:ถ้านั่นคือแอนติออโตมอร์ฟิซึมเป็นไอโซมอร์ฟิซึมที่เกิดจากการประกอบกันของแอนติไอโซมอร์ฟิซึมสองตัว ดังนั้นเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับตัวเอง
และ
ถ้าเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับตัวเอง และเป็นกลุ่มของออโตมอร์ฟิซึมถ้าจำนวนจำกัด จำนวนของแอนติออโตมอร์ฟิซึมจะเท่ากับจำนวนของออโตมอร์ฟิซึม
บทพิสูจน์: จากสมมติฐานและความสมมูลข้างต้น จะมีแอนติออโตมอร์ฟิซึมอยู่ หากเราเลือกหนึ่งในนั้นและกำหนดให้เป็นจากนั้นแผนที่โดยที่วิ่งทับชัดเจนว่าเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง (injective )แต่ก็เป็นฟังก์ชันทั่วถึง (surjective) ด้วย เนื่องจากแต่ละแอนติออโตมอร์ฟิซึมสำหรับออโตมอร์ฟิซึมบางอย่าง .
สามารถพิสูจน์ได้ในทำนองเดียวกันว่า ภายใต้สมมติฐานเดียวกัน จำนวนไอโซมอร์ฟิซึมจากถึงเท่ากับจำนวนแอนติออโตมอร์ฟิซึมของ .
หากมีแอนติออโตมอร์ฟิซึมบางอย่างนอกจากนี้ยังเป็นออโตมอร์ฟิซึมด้วย ดังนั้นสำหรับแต่ละ
เนื่องจากเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง (bijective)สำหรับทุกคนและดังนั้นวงแหวนจึงเป็นวงแหวนสลับที่ได้ และแอนติออโตมอร์ฟิซึมทั้งหมดเป็นออโตมอร์ฟิซึม โดยหลักการผกผัน ถ้าวงแหวนไม่เป็นวงแหวนสลับที่ได้ (และตรงข้ามกับตัวเอง) แล้วแอนติออโตมอร์ฟิซึมใดๆ ก็จะไม่ใช่ออโตมอร์ฟิซึม
กำหนดให้โดยกลุ่มของออโตมอร์ฟิซึมทั้งหมดรวมกับแอนติออโตมอร์ฟิซึมทั้งหมด ข้อสังเกตข้างต้นบ่งชี้ว่าถ้าวงแหวน (หรือ rng) เป็นวงแหวนไม่สลับที่และมีคุณสมบัติตรงข้ามในตัวเอง ถ้าเป็นวงแหวนสลับที่หรือมีคุณสมบัติตรงข้ามในตัวเองแล้ว .
ตัวอย่าง
วงแหวนไม่สลับที่ที่เล็กที่สุดที่มีเอกลักษณ์
แหวนขนาดเล็กที่สุดในลักษณะดังกล่าวมีองค์ประกอบแปดตัวและเป็นวงแหวนที่ไม่สลับที่ เพียงวงเดียว ในบรรดาวงแหวน 11 วงที่มีเอกลักษณ์อันดับ 8 จนถึงไอโซมอร์ฟิซึม[ 5 ]มีกลุ่มบวก[ 3 ] : 76ชัดเจนมีสมมาตรตรงข้ามกับเช่นเดียวกับที่เคยเป็นมาเสมอ แต่มันก็มีโครงสร้างสมมาตรกับ ด้วยตารางการบวกและการคูณใน ... ด้านล่างนี้คือตารางการบวกและการคูณใน ... , [ d ]และการคูณในวงแหวนตรงข้าม ซึ่งเป็นตารางสลับตำแหน่ง
|
|
|
เพื่อพิสูจน์ว่าวงแหวนทั้งสองสมมาตรกัน ให้ใช้แผนที่หนึ่งกำหนดโดยตาราง
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 0 | 1 | 2 | 4 | 3 | 7 | 6 | 5 |
แผนที่นี้สลับองค์ประกอบเพียงสองคู่เท่านั้น:และเปลี่ยนชื่อองค์ประกอบในตารางการคูณให้เหมาะสมสำหรับ(อาร์กิวเมนต์และค่าต่างๆ) จากนั้น จัดเรียงแถวและคอลัมน์ใหม่เพื่อให้ค่าอาร์กิวเมนต์เรียงลำดับจากน้อยไปมาก ตารางจะกลายเป็นตารางการคูณของ อย่างถูกต้องการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในตารางของกลุ่มบวกจะให้ผลลัพธ์เป็นตารางเดียวกันดังนั้นเป็นออโตมอร์ฟิซึมของกลุ่มนี้ และเนื่องจากมันเป็นการสมมาตรของวงแหวนอย่างแท้จริง
แผนที่นี้เป็นแบบผกผัน กล่าวคือดังนั้น=และมันเป็นไอโซมอร์ฟิซึมจากถึงได้ดีพอๆ กัน
ดังนั้น การเรียงสับเปลี่ยนสามารถตีความใหม่เพื่อกำหนดนิยามของไอโซมอร์ฟิซึมได้แล้วก็เป็นแอนติออโตมอร์ฟิซึมของกำหนดให้โดยการเรียงสับเปลี่ยนแบบเดียวกัน .
แหวนมีออโตมอร์ฟิซึมสองตัวพอดี: เอกลักษณ์และนั่นคือดังนั้นจึงเป็นกลุ่มทั้งหมดมีองค์ประกอบสี่อย่าง โดยสองอย่างเป็นแอนติออโตมอร์ฟิซึม หนึ่งในนั้นคือและประการที่สอง ให้ใช้สัญลักษณ์แทนด้วยสามารถคำนวณได้
ไม่มีสมาชิกที่มีอันดับ 4 ดังนั้นกลุ่มนี้จึงไม่ใช่กลุ่มวัฏจักรและต้องเป็นกลุ่มอื่น( กลุ่มไคลน์)ซึ่งสามารถยืนยันได้ด้วยการคำนวณ กลุ่มสมมาตรของวงแหวนนี้มีลักษณะเหมือนกับกลุ่มสมมาตรของสี่เหลี่ยมผืนผ้า
วงแหวนไม่สลับที่ที่มี 27 สมาชิก
วงแหวนของเมทริกซ์สามเหลี่ยมบนขนาด2 × 2เหนือฟิลด์ที่มี 3 องค์ประกอบมีสมาชิก 27 ตัวและเป็นวงแหวนไม่สลับที่กัน เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวจนถึงไอโซมอร์ฟิซึม กล่าวคือ วงแหวนไม่สลับที่กันทั้งหมดที่มีเอกลักษณ์และสมาชิก 27 ตัวเป็นไอโซมอร์ฟิซึมกับวงแหวนนี้[ 5 ] [ 6 ]วงแหวนไม่สลับที่กันที่ใหญ่ที่สุดที่ระบุไว้ใน "คัมภีร์แห่งแหวน" มี 27 องค์ประกอบ และเป็นไอโซมอร์ฟิกด้วย ในส่วนนี้จะแสดงสัญลักษณ์จาก "คัมภีร์" สำหรับองค์ประกอบของมีการใช้งาน ควรคำนึงถึงสองสิ่งคือ องค์ประกอบที่ระบุโดยคือความเป็นเอกภาพของและนั่นไม่ใช่เอกภาพ[ 4 ] : 369กลุ่มบวกของคือ . [ 4 ] : 330
กลุ่มของออโตมอร์ฟิซึมทั้งหมดประกอบด้วย 6 องค์ประกอบ:
เนื่องจากเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับตัวเอง และยังมีแอนติออโตมอร์ฟิซึม 6 ตัว มีไอโซมอร์ฟิซึม 1 ตัวคือซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยใช้ตารางการดำเนินการใน "หนังสือ" เช่นเดียวกับตัวอย่างแรก โดยการเปลี่ยนชื่อและจัดเรียงใหม่ ในครั้งนี้ การเปลี่ยนแปลงควรทำในตารางการดำเนินการดั้งเดิมของผลลัพธ์ที่ได้คือตารางการคูณของและตารางการบวกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงมีแอนติออโตมอร์ฟิซึมหนึ่งตัว
ได้มาจากการเรียงสับเปลี่ยนแบบเดียวกัน ส่วนอีกห้าค่าสามารถคำนวณได้ (ในสัญกรณ์การคูณจะใช้สัญลักษณ์การประกอบ)สามารถทิ้งได้):
กลุ่มมีสมาชิกอันดับ 2 จำนวน 7 ตัว (ออโตมอร์ฟิซึม 3 ตัว และแอนติออโตมอร์ฟิซึม 4 ตัว) และสามารถระบุได้ว่าเป็นกลุ่มไดเฮดรัล[ e ] (ดูรายชื่อกลุ่มเล็ก ๆ) ในเชิงเปรียบเทียบทางเรขาคณิต วงแหวนมี "กลุ่มสมมาตร"ไอ โซมอร์ฟิกกับกลุ่มสมมาตรของ3-แอนติปริซึม [ f ]ซึ่งเป็นกลุ่มจุดในสัญกรณ์ของ Schoenfliesหรือกล่าวโดยย่อคือ สัญกรณ์เฮอร์มันน์-โมแกงสำหรับพื้นที่สามมิติ
วงแหวนที่ไม่ตรงข้ามตัวเองที่เล็กที่สุดที่มีความเป็นเอกภาพ
วงแหวนทั้งหมดที่มีเอกภาพที่มีอันดับตั้งแต่ 9 ถึง 15 นั้นเป็นแบบสลับที่ได้[ 5 ]ดังนั้นจึงเป็นแบบตรงข้ามในตัวเอง วงแหวนที่ไม่เป็นแบบตรงข้ามในตัวเองปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรกในวงแหวนที่มีอันดับ 16 มีวงแหวนที่ไม่เป็นแบบตรงข้ามในตัวเองที่แตกต่างกัน 4 วงจากจำนวนวงแหวนทั้งหมด 50 วงที่มีเอกภาพ[ 7 ]ซึ่งมี 16 องค์ประกอบ (37 [ 8 ]เป็นแบบสลับที่ได้และ 13 [ 5 ]เป็นแบบสลับที่ไม่ได้) [ 6 ] วงแหวน เหล่านี้สามารถจับคู่กันได้เป็นสองคู่ของวงแหวนที่ตรงข้ามกัน และจำเป็นต้องมีกลุ่มบวกเดียวกัน เนื่องจากแอนติไอโซมอร์ฟิซึมของวงแหวนคือไอโซมอร์ฟิซึมของกลุ่มบวกของวงแหวนเหล่านั้น
แหวนหนึ่งคู่[ 3 ] : 330และมีหมู่สารเติมแต่ง[ 3 ] : 262และคู่อื่น[ 3 ] : 535และ, [ 3 ] : 541กลุ่ม [ 3 ] : 433 ตารางการ ดำเนิน การของพวกเขาไม่ได้นำเสนอในบทความนี้ เนื่องจากสามารถพบ ได้ในแหล่งที่มาที่อ้างถึง และสามารถตรวจสอบได้ว่าพวกมันตรงข้ามกัน แต่ไม่เหมือนกันทุกประการ เช่นเดียวกับคู่และอย่างไรก็ตามแหวนวงนั้น[ 3 ] : 335ที่ระบุไว้ใน "The Book of the Rings" ไม่เท่ากันแต่เป็นเพียงไอโซมอร์ฟิกกับ .
วงแหวนไม่สลับ ที่ที่เหลืออีก13 − 4 = 9 วงเป็นวงแหวนที่ตรงข้ามกันเอง
พีชคณิตอิสระที่มีตัวสร้างสองตัว
พีชคณิตอิสระเหนือทุ่งนาพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการคูณมาจากการคูณคำ ตัวอย่างเช่น
จากนั้นพีชคณิตตรงข้ามจะมีค่าการคูณที่กำหนดโดย
ซึ่งไม่ใช่องค์ประกอบที่เท่ากัน
พีชคณิตควอเทอร์เนียน
พีชคณิตควอเทอร์เนียน[ 9 ]เหนือทุ่งนากับเป็นพีชคณิตการหารที่กำหนดโดยตัวสร้างสามตัวด้วยความสัมพันธ์
องค์ประกอบทั้งหมดอยู่ในรูปแบบ
- , ที่ไหน
ตัวอย่างเช่น ถ้า, แล้วคือพีชคณิตควอเทอร์เนียนแบบปกติ
ถ้าการคูณของถูกกำหนดไว้มันมีตารางการคูณอยู่ด้วย
จากนั้นก็เป็นพีชคณิตตรงข้ามโดยมีการคูณกำกับไว้มีโต๊ะ
วงแหวนสลับที่ได้
วงแหวนสลับที่มีโครงสร้างเหมือนกับวงแหวนตรงข้ามเนื่องจากสำหรับทุกคนและในพวกเขามีความเท่าเทียมกันด้วยซ้ำเนื่องจากการดำเนินการของพวกมันเท่ากันกล่าวคือ .
คุณสมบัติ
- วงแหวนสองวงR และR จะเป็นไอโซมอร์ฟิกกันก็ต่อเมื่อวงแหวนตรงข้ามที่สอดคล้องกันของทั้งสองวงเป็นไอโซมอร์ฟิกกันด้วย
- สิ่งที่ตรงข้ามกับสิ่ง ที่ตรงข้ามกับวงแหวนRจะเหมือนกับRนั่นคือ ( R op ) op = R
- วงแหวนหนึ่งกับวงแหวนตรงข้ามนั้นมีสมบัติแอนติไอโซมอร์ฟิกกัน
- วงแหวนจะสลับที่ได้ก็ต่อเมื่อการดำเนินการของมันตรงกับการดำเนินการตรงข้าม[ 2 ]
- อุดมคติทางซ้ายของวงแหวนคืออุดมคติทางขวาของสิ่งที่ตรงกันข้าม[ 10 ]
- วงแหวนตรงข้ามของวงแหวนหารคือวงแหวนหาร[ 11 ]
- โมดูลซ้ายเหนือวงแหวนเป็นโมดูลขวาเหนือวงแหวนตรงข้าม และในทางกลับกัน[ 12 ]
หมายเหตุ
- ↑แหวนที่มีลักษณะตรงข้ามกันใน "หนังสือแห่งแหวน" ถูกเรียกว่า "แหวนที่กลับด้านกันเอง" ซึ่งเป็นชื่อที่แตกต่างออกไป แต่ความหมายก็ชัดเจน
- ↑แม้ว่า ιจะเป็นฟังก์ชันเอกลักษณ์บนเซต Rแต่ก็ไม่ใช่เอกลักษณ์ในฐานะมอร์ฟิซึม เนื่องจาก ( R , ⋅)และ ( R , ⋄)เป็นวัตถุสองอย่างที่แตกต่างกัน (ถ้า Rเป็นเซตไม่สลับที่) และมอร์ฟิซึมเอกลักษณ์สามารถเป็นได้จากวัตถุหนึ่งไปยังตัวมันเองเท่านั้น ดังนั้น ι จึง ไม่สามารถเขียนแทนด้วย id ได้ เมื่อ Rถูกเข้าใจว่าเป็นตัวย่อของ ( R , ⋄)ถ้า ( R , ⋅)เป็นเซตสลับที่แล้ว( R , ⋄) = ( R , ⋅)และ ι = id = id = id
- ↑ในความเท่าเทียมกันนี้ (และในความเท่าเทียมกันถัดไป) วงแหวนสามารถเป็นแบบทั่วไปได้ เช่น มีหรือไม่มีเอกลักษณ์ ไม่สลับที่หรือสลับที่ จำกัดหรืออนันต์
- ↑ตารางการดำเนินการแตกต่างจากในต้นฉบับ มีการแก้ไขดังนี้ ค่าเอกลักษณ์ 4 ถูกเปลี่ยนชื่อเป็น 1 และ 1 เป็น 4 ในตารางการบวกและการคูณ และมีการจัดเรียงแถวและคอลัมน์ใหม่เพื่อให้ค่าเอกลักษณ์ 1 อยู่ติดกับ 0 เพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้น ดังนั้นวงแหวนทั้งสองจึงเป็นไอโซมอร์ฟิกกัน
- ↑สัญลักษณ์ Dใช้เพื่อย่อ Dihซึ่งเป็นกลุ่มไดเฮดรัลที่มีสมาชิก 2 nตัว กล่าวคือ ใช้หลักการทางเรขาคณิต
- ↑ในที่นี้ ชื่อ 3-antiprism หมายถึง antiprism สามเหลี่ยมมุมฉากที่ไม่สมมาตร กล่าวคือ ด้านข้างของมันไม่ใช่สามเหลี่ยมด้านเท่า หากด้านข้างเป็นสามเหลี่ยมด้านเท่า antiprism นั้นจะเป็นทรงแปดเหลี่ยมปกติที่มีกลุ่มสมมาตรใหญ่กว่าD
การอ้างอิง
- ↑เบอร์ริก แอนด์ คีทติ้ง (2000),https://books.google.com/books?id=UkNEp_2apD8C&pg=PA19&dq=%22opposite+ring%22"}]]}">หน้า. 19
- 1 2 Bourbaki 1989 , หน้า 101.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 Nöbauer, Christof (23 ตุลาคม 2000). "หนังสือแห่งแหวน" .
- 1 2 3 Nöbauer, Christof (26 ตุลาคม 2000). "หนังสือแห่งแหวน ภาค 2" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 24 สิงหาคม 2007
- 1 2 3 4 Sloane, N. J. A. (บรรณาธิการ). "ลำดับA127708 (จำนวนวงแหวนที่ไม่สลับที่กันที่มี 1)"สารานุกรมลำดับจำนวนเต็มออนไลน์มูลนิธิ OEIS
- 1 2 Nöbauer, Christof (5 เมษายน 2545). "จำนวนของวงแหวนบนกลุ่มที่มีลำดับกำลังของจำนวนเฉพาะ" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2 ตุลาคม 2549
- ↑ Sloane, N. J. A. (บรรณาธิการ). "ลำดับA037291 (จำนวนวงแหวนที่มี 1)"สารานุกรมลำดับจำนวนเต็มออนไลน์มูลนิธิ OEIS
- ↑ Sloane, N. J. A. (บรรณาธิการ). "ลำดับA127707 (จำนวนวงแหวนสลับที่ที่มี 1)"สารานุกรมลำดับจำนวนเต็มออนไลน์มูลนิธิ OEIS
- ↑มิลน์. ทฤษฎีสนามชนชั้น . หน้า120.
- ↑ Bourbaki 1989 , หน้า 103.
- ↑ Bourbaki 1989 , หน้า 114.
- ↑ Bourbaki 1989 , หน้า 192.