第六章 代数系统
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离散数学第二版答案(6-7章)LT第六章 代数系统6.1第129页1. 证明:任取,x y I ∈,(,)*(,)g y x y x y x yx x y xy g x y ==+-=+-=,因此,二元运算*是可交换的; 任取,,x y z I ∈,(,(,))*(*)*()()g x g y z x y z x y z yz x y z yz x y z yz x y z xy xz yz xyz==+-=++--+-=++---+((,),)(*)*()*()(,(,))g g x y z x y z x y xy zx y xy z x y xy z x y z xy xz yz xyz g x g y z ==+-=+-+-+-=++---+=因此,运算*是可结合的。
该运算的么元是0,0的逆元是0,2的逆元是2,其余元素没有逆元。
2.证明:任取,,x y N x y ∈≠,由*,*x y x y x y x ==≠知,**y x x y ≠,*运算不是可交换的。
任取,,x y z N ∈,由(*)**x y z x z x ==,*(*)*x y z x y x ==知,(*)**(*)x y z x y z =,*运算是可结合的。
任取x N ∈,*x x x =,可知N 中的所有元素都是等幂的。
*运算有右么元,任取,x y N ∈,*x y x =,知N 中的所有元素都是右么元。
*运算没有左么元。
证明:采用反证法。
假定e 为*运算的左么元,取,b N b e ∈≠,由*的运算公式知*e b e =,由么元的性质知,*e b b =,得e b =,这与b e ≠相矛盾,因此,*运算没有左么元。
3.解: ① 任取y x I y x ≠∈,,的最小公倍数和y x y x =*的最小公倍数和的最小公倍数和y x x y x y ==*因此对于任意的y x I y x ≠∈,,都有x y y x **=,即二元运算*是可交换的。
第六章几个典型的代数系统本章讨论几类重要的代数结构:半群、群、环、域、格与布尔代数等.我们先讨论最简单的半群.6.1 半群定义 6.1称代数结构<S,*>为半群(semigroups),如果*运算满足结合律.当半群<S,*>含有关于*运算的么元,则称它为独异点(monoid),或含么半群.例6.1 <I+,+>,<N,·>,<∑*,并置>都是半群,后两个又是独异点.半群及独异点的下列性质是明显的.定理6.1设<S,*>为一半群,那么(1)<S,*>的任一子代数都是半群,称为<S,*>的子半群.(2)若独异点<S,*,e>的子代数含有么元e,那么它必为一独异点,称为<S,*, e>的子独异点.证明简单,不赘述.定理6.2设<S,*>,<S’,*’>是半群,h为S到S’的同态,这时称h为半群同态.对半群同态有(1)同态象<h(S),*’>为一半群.(2)当<S,*>为独异点时,则<h(S),*’>为一独异点.定理6.3设<S,*>为一半群,那么(1)<S S,○ >为一半群,这里S S为S上所有一元函数的集合,○为函数的合成运算.(2)存在S到S S的半群同态.证(l)是显然的.为证(2)定义函数h:S→S S:对任意a∈Sh(a)= f af a:S→S 定义如下: 对任意x∈S,f a(x)= a*x现证h为一同态.对任何元素a,b∈S.h(a*b)=f a*b (l1-1)而对任何x∈S,f a*b(x)= a*b*x = f a(f b(x))= f a○f b (x)故f a*b = f a○f b ,由此及式(l1-1)即得h(a*b)= f a*b = f a○f b =h(a)○h(b)本定理称半群表示定理。
第六章代数系统1. 填空题:f是X上的n元运算的定义是()。
2. 判断正误,并说明原因:自然数集合N上的减法运算“-”是个封闭的运算。
3. 判断正误,并说明原因:实数集合R上的除法运算“¸”是个封闭的运算。
4.填空题:代数系统的定义是:()。
5. 填空题:*是X上的二元运算,*具有交换性,则它的运算表的特征是()。
6.填空题:*是X上的二元运算,*具有幂等性,则它的运算表的特征是()。
7. 简答题:*是X上的二元运算,*具有幺元,如何在它的运算表上判定哪个元素是幺元?8. 简答题:*是X上的二元运算,*具有零元,如何在它的运算表上判定哪个元素是零元?9. 简答题:*是X上的二元运算,*具有幺元,如何判定哪个元素是元素x的逆元?10 令N4={0,1,2,3},N4上定义运算+4:任何x,y∈N4 , x+4 y=(x+y)(mod 4) 。
例如2+43=(2+3)(mod 4) =5(mod 4)=1请列出<N4, +4 >的运算表。
然后判断+4运算是否有交换性、有幺元、有零元、各个元素是否有逆元?如果有上述这些元素,请指出这些元素都是什么。
11. 判断正误,并说明原因:对于整集合I上的减法运算“-”来说,0是幺元。
12. 填空题:E是全集,E={a,b},E的幂集P(E)上的交运算Ç的幺元是()。
零元是()。
有逆元的元素是(),它们的逆元分别是()。
13. 填空题:E是全集,E={a,b},E的幂集P(E)上的并运算È的幺元是()。
零元是()。
有逆元的元素是(),它们的逆元分别是()。
14. 填空题:E是全集,E={a,b},E的幂集P(E)上的对称差运算Å的幺元是()。
零元是()。
有逆元的元素是()。
它们的逆元分别是()。
15. 填空题:对于自然数集合N上的加法运算“+”,13=()。
16. 填空题:你所知道的满足吸收律的运算有()。
17. 填空题:你所知道的具有零元的运算有(),其零元是()。
18. 设«是X上的二元运算,如果有左幺元e L∈X,也有右幺元e R∈X,则e L= e R =e ,且幺元e 是唯一的。
19. 设«是X上的二元运算,如果有左零元θL∈X,也有右零元θR∈X,则θL=θR =θ,且零元θ是唯一的。
20. 设«是X上有幺元e且可结合的二元运算,如果x∈X,x的左、右逆元都存在,则x的左、右逆元必相等。
且x的逆元是唯一的。
21. 设«是X上且可结合的二元运算,如a∈X,且a-1∈X,则a是可消去的,即任取x,y∈X,设有a«x=a«y 则x=y。
22. 对于实数集合R,给出运算如下:+是加法、—是减法、·是乘法、max是两个数中取最大的、min是两个数中取最小的、|x-y|是x与y差的绝对值。
判N”。
23. 设R是实数集合,在R上定义二元运算* 如下:任取x,y∈R,x*y=xy-2x-2y+61.验证运算* 是否满足交换律和结合律。
2.求运算*是否有幺元和零元,如果有请求出幺元和零元。
3.对任何实数x ,是否有逆元?如果有,求它的逆元,如果没有,说明原因。
24.设«是X 上有幺元e 且可结合的二元运算,求证如果"x ∈X ,都存在左逆元,则x 的左逆元也是它的右逆元。
25. .给定下面4个运算表如下所示。
分别判断这些运算的性质,并用“Y ”表示“有”,用“N ”表示“无”填下面表。
如果运算有幂等元、有幺元、有零元、有可逆元素,要指出这些元素是什么。
26. 分别说明什么叫做两个代数系统同态、满同态、单一同态、同构、自同构?27. 什么叫做同态核?28.请举同构的两个代数系统的例子,并说明它们同构的理由。
★ a b c a b ca b c b c a c a b a)★ a b c a b ca b c b a c c c cb)★ a b c a b ca b c a b c a b cc)★ a b c a b ca b c b b c c c bd)29. 给出集合A={0,1,2,3}和A上的二元运算“*”。
集合B={S,R,A,L}和B上的二元运算“o”。
它们的运算表如下面所示。
验证<A, *>与<B, o>同构。
30令S={<X,*>|X是集合,*是X上的二元运算},即S是所有含有一个二元运算的代数系统构成的集合。
@是S中的代数系统间的同构关系。
求证,@是S中的等价关系。
31. 令A={0,1,2,3,4,…},B={1,2,4,8,16,…},+表示加法,*表示乘法,问<A,+>和<B,*>是否同构?为什么?32 已知代数系统<S, * >和<P, · >,其中S={a,b,c} P={1,2,3} 二元运算表如下所示:a b ca b c a b cb b cc b c· 1 2 31231 2 11 2 21 2 3*0 1 2 30 0 1 2 31 123 02 23 0 13 3 0 1 2*S R A LS S R A LR R A L SA A L S RL L S R A试证明它们同构。
33给定两个代数系统,<R+ ,×>:R+是正实数,×是R+上的乘法运算;<R, +>:R是实数集合,+是R上的加法运算。
它们是否同构?对你的回答给予证明或者举反例说明之。
34. 已知代数系统<X,«>与<Y, o>同构,即X @ Y。
并设f:X®Y是同构映射, 请证明如果运算«可结合,则运算o也可结合。
35. 已知代数系统<X,«>与<Y, o>同构,即X @ Y。
并设f:X®Y是同构映射, 请证明如果运算«可交换,则运算o也可交换。
36. 已知代数系统<X,«>与<Y, o>同构,即X @ Y。
并设f:X®Y是同构映射, 请证明如果运算«有幺元e«,则运算o也有幺元e o,且f(e« )= e o。
37. 已知代数系统<X,«>与<Y, o>同构,即X @ Y。
并设f:X®Y是同构映射, 请证明如果运算«有零元θ«,则运算o也有零元θo ,且f(θ«)=θo 。
38 已知代数系统<X,«>与<Y, o>同构,即X @ Y。
并设f:X®Y是同构映射, 请证明如果<X,«>中每个x∈X可逆,即x-1∈X, 则<Y, o>中每个y∈Y也可逆,即y-1∈Y。
且如果y=f(x) ,则y-1= (f(x))-1 =f(x-1)。
(x映像的逆元=x逆元的映像) 39集合A上两个同余关系R、S, 证明R∩S也是同余关系.40. 考察代数系统<I,+>,定义I上如下关系R是同余关系?a).<x,y>∈R当且仅当(x<0∧y<0)∨(x≥0∧y≥0)b). <x,y>∈R当且仅当|x-y|<10c). <x,y>∈R当且仅当(x=y=0)∨(x¹0∧y¹0)d). <x,y>∈R当且仅当x≥y41. 填空:«是A上二元运算,代数<A,«>是半群,当且仅当()。
42. 填空:«是A上二元运算,代数<A,«>是独异点,当且仅当()。
43 列举出5个你所熟悉的是半群的例子。
44. 列举出5个你所熟悉的是独异点的例子。
45 列举出1个你所熟悉的是半群但不是独异点的例子。
46. 给定代数系统<R,«> ,«是实数R上二元运算,定义为:"a,b∈R,a « b=a+b+a·b求证<R,«> 是独异点。
47. <A,«>是个半群,"a,b∈A,若a≠b则a«b≠b«a,试证:a) "a∈A,有a«a=ab) "a,b∈A,a«b«a=ac) "a,b,c∈A,a«b«c=a«c48. 设<S,*>是个半群,且左右消去律都成立,证明S是交换半群的充要条件是对任何a,b∈S,有(a*b)2=a2*b249. 设<S,«>是半群,如果S是有限集合,则必存在a∈S,使得a«a=a。
50. 设A是有理数集合,在笛卡尔积A×A上,定义二元运算△如下:任取<a,b>,<c,d>∈A×A <a,b>△<c,d>=<a´c,a´d+b> 其中:´是乘法。
+是加法。
求证<A×A,△>是独异点。
51..设<M,«>是交换独异点,A是M中所有幂等元构成的集合,证明<A,«>是<M,«>的子独异点。
52.令I:是整数集合;N:自然数集合,R:实数集合。
+是加法运算,×是乘法运算。
给定代数系统<I,+>,<R,+>, <I,×>,<N,×>,<R,×>,<P(E),Ç >,< P(E), È>,<P(E), Å>。
请问哪些代数系统不是群?只要说明一条理由即可。
又问哪些代数系统是群?并说明理由。
53. X=R-{0,1}, X上定义六个函数,如下所示:"x∈X,f1(x)=x f2(x)=x-1 f3(x)=1-xf4(x)=(1-x) -1 f5(x)=(x-1)x-1 f6(x)=x(x-1) -1令F={f1,f2, f3, f4, f5, f6},o 是F上的复合运算,试证明<F, o >是群。
54. 令R是实数,F={f| f(x)=ax+b,a,b,x∈R,a¹o },o 是F上的函数左复合运算,试证明<F, o >是群。