冪等
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在數學裡,冪等有兩種主要的定義。
定義
編輯二元運算
編輯設 為一具有作用於其自身的二元運算的集合,則 的元素 稱為冪等的(相對於 )當[1][2]
特別的是,任一單位元素都是冪等的。若 的所有元素都是冪等的話,則其二元運算*被稱做是冪等的。例如,聯集和交集的運算便都是冪等的。
一元運算
編輯設 為一由 映射至 的一元運算,則 為冪等的,當對於所有在 內的 ,
特別的是,恆等函數一定是冪等的,且任一常數函數也都是冪等的。
注意當考慮一由 至 的所有函數所組成的集合 時, 在一元運算下為冪等的若且唯若在二元運算下, 相對於其複合運算(標記為 )會是冪等的。這可以寫成 。
一般例子
編輯函數
編輯如上述所說,恆等函數和常數函數總會是冪等的。較不當然的例子有實數或複數引數的絕對值函數,以及實數引數的高斯符號。
將一拓撲空間X內各子集U映射至U閉包的函數在X的冪集上是冪等的。這是閉包運算元的一個例子;所有個閉包運算元都會是冪等函數。
環的冪等元素
編輯定義上,環的冪等元素為一相對於環乘法為冪等的元素。可以定義一於環冪等上的偏序:若e和f為冪等的,當ef = fe = e時,標記為e ≤ f。依其順序,0會是最小冪等元素,而1為最大冪等元素。
若e在環R內為冪等的,則eRe一樣會是個乘法單位元素為e的環。
兩個冪等元素e和f被稱為正交的當ef=fe=0。在此一情形下,e+f也是冪等的,且有e ≤ e + f和f ≤ e + f。
若e在環R內為冪等的,則f = 1 − e也會是冪等的,且e和f正交。
一在R內的冪等元素e稱為核心的,若對所有在R內的x,ex=xe。在此情形之下,Re會是個乘法單位元素為e的環。R的核心冪等元素和R的分解為環的直和有很直接的關接。若R為環R1、...、Rn的直和,則環Ri的單位元素在R內為核心冪等的,相互正交,且其總和為1。相反地,給出R內給相互正交且總和為1的核心冪等元素e1、...、en,則R會是環Re1、...、Ren的直和。所有較有趣的是,每一於R內的核心冪等e都會給出一R的分解-Re和R(1 − e)的直和。
任一不等於0和1的冪等元素都是零因子(因為e(1 − e) = 0)。這表示了整環及除環都不會存在此種冪等元素。局部環也沒有此種冪等元素,但理由有點不同。唯一包含於一環的雅各布森根內的冪等元素只有0。共四元數環內會有一冪等元素組成的懸鏈曲面。
所有元素都冪等的環稱做布爾環。可證明在每一此類環內,乘法都是可交換的,且每一元素都有其各自的加法反元素。
其他例子
編輯冪等運算也可以在布林代數內找到。邏輯和與邏輯或便都是冪等運算。
在線性代數裡,投影是冪等的。亦即,每一將向量投射至一子空間V(不需正交)上的線性算子,都是冪等的。
一冪等半環為其加法(非乘法)為冪等的半環。
參考文獻
編輯- ^ Valenza, Robert. Linear Algebra: An Introduction to Abstract Mathematics. Berlin: Springer Science & Business Media. 2012: 22 [2019-03-11]. ISBN 9781461209010. (原始內容存檔於2020-11-27).
An element s of a magma such that ss = s is called idempotent.
- ^ Doneddu, Alfred. Polynômes et algèbre linéaire. Paris: Vuibert. 1976: 180 [2019-03-11]. (原始內容存檔於2019-06-08) (法語).
Soit M un magma, noté multiplicativement. On nomme idempotent de M tout élément a de M tel que a2 = a.