単位的マグマ

定義

単位的マグマ

左単位的マグマ

左単位的マグマ(left unital magma)とは,以下のデータからなる.

  • 集合𝑆
  • と呼ばれる𝑆上の2項演算 : 𝑆 × 𝑆 𝑆
  • 左単位元 𝑒 𝑆

これらは以下を満たす.

  • 積は結合的.つまり, 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 𝑆 , 𝑎 ( 𝑏 𝑐 ) = ( 𝑎 𝑏 ) 𝑐
  • 𝑒𝑆𝑆左単位元.つまり, 𝑎 𝑆 , 𝑒 𝑎 = 𝑎

右単位的マグマ

左単位的マグマ(right unital magma)とは,以下のデータからなる.

  • 集合𝑆
  • と呼ばれる𝑆上の2項演算 : 𝑆 × 𝑆 𝑆
  • 右単位元 𝑒 𝑆

これらは以下を満たす.

  • 積は結合的.つまり, 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 𝑆 , 𝑎 ( 𝑏 𝑐 ) = ( 𝑎 𝑏 ) 𝑐
  • 𝑒𝑆𝑆右単位元.つまり, 𝑎 𝑆 , 𝑎 𝑒 = 𝑎

単位的マグマ(unital magma)とは,以下のデータからなる.

これらは以下を満たす.

反対単位的マグマ

(左/右)単位的マグマ𝑆を与える.

𝑆反対マグマ(右/左)単位的マグマ𝑆を,𝑆反対(左/右)単位的マグマと呼ぶ.

ゆえに以下,基本的に左単位的マグマを考える.

準同型

(左/右)単位的マグマ𝑆,𝑇を与える.

写像 𝑓 : 𝑆 𝑇 で以下を満たすものを,((左/右)単位的マグマ)準同型と呼ぶ.

同型

全単射な準同型同型(isomorphism)と呼ぶ.

同型の始域終域の(組の)ことも同型(isomorphism)と呼ぶ.

(左/右)単位的マグマの圏

対象を全ての(左/右)単位的マグマを全ての(左/右)単位的マグマ準同型とする(左/右)単位的マグマの圏と呼ぶ.

同型定理

左単位的マグマの圏の部分対象,正規対象,商対象を確認し,同型定理を示す.

部分左単位的マグマ

左単位的マグマ𝑆を与える.

𝑆の部分集合𝑇𝑆が,𝑆の積に関して左単位的マグマになる,つまり以下を満たすとき,𝑇𝑇部分左単位的マグマと呼ぶ.

  • 𝑇 𝑇 𝑇
  • 1 𝑇

生成系

左単位的マグマ𝑆と部分集合𝑇𝑆を与える.

𝑇 𝑛 = 0 𝑇 𝑛 𝑇を含む最小の𝑆部分左単位的マグマとなる.これを𝑇で生成される部分左単位的マグマと呼ぶ.

特に, 𝑆 = 𝑇 を満たすとき,𝑇𝑆生成系と呼ぶ.

合同正規関係)に関しては,マグマと同様に考えられる.

ただしマグマと異なり,単位元の同値類を考えることで別の考え方ができる.

以下モノイドのコピペなので真偽不明

正規部分左単位的マグマ

左単位的マグマ𝑆を与える.部分左単位的マグマ𝑇で,以下を満たすものを正規部分左単位的マグマと呼ぶ.

  • 𝑥 𝑇 , 𝑦 𝑆 , { 𝑥 𝑦 = 1 𝑦 𝑇 𝑦 𝑥 = 1 𝑦 𝑇
  • 𝑥 , 𝑦 𝑆 , 𝑥 ( 𝑇 𝑦 ) 𝑇 𝑥 ( 𝑇 𝑦 ) 𝑇

正規部分左単位的マグマの性質

左単位的マグマ𝑆𝑆正規部分左単位的マグマ𝑇を与えると,以下が成り立つ.

𝑥 , 𝑦 𝑆 , 𝑥 𝑦 𝑇 𝑥 ( 𝑇 𝑦 ) 𝑇 𝑥 ( 𝑇 𝑦 ) 𝑇

左単位的マグマの正規閉包

左単位的マグマ𝑆を与える.

また,部分集合𝐴𝑆に対し, 𝐴 𝐴 { 𝑦 𝑆 | 𝑥 𝐴 , 𝑦 𝑥 = 1 } { 𝑦 𝑆 | 𝑥 𝐴 , 𝑥 𝑦 = 1 } 𝑋 𝐴 { ( 𝑥 , 𝑦 ) 𝑆 × 𝑆 | 𝑥 ( 𝐴 𝑦 ) 𝐴 } 𝐴 1 𝐴 𝐴 𝑛 + 1 ( 𝑥 , 𝑦 ) 𝑋 𝐴 𝑛 𝑥 ( 𝐴 𝑛 𝑦 ) と定める.

ncl ( 𝐴 ) 𝑛 = 1 𝐴 𝑛 𝐴正規閉包(normal closure)と呼ぶ.

これにより,合同を与えることと,正規部分左単位的マグマを与えることは等価であるとわかる.

商左単位的マグマ

左単位的マグマ𝑆を与える.

  • 𝑆誘導する合同に対し, 𝑆 は自然な積 𝑥 , 𝑦 𝑆 , [ 𝑥 ] [ 𝑦 ] [ 𝑥 𝑦 ] に対して左単位的マグマをなす.これをによる商左単位的マグマと呼ぶ.
  • 正規部分左単位的マグマ𝑇に対し,𝑇誘導する合同による商左単位的マグマが,上の意味で定義できる.これを𝑇による商左単位的マグマと呼び, 𝑆 𝑇 𝑆 と表す.

左単位的マグマ𝑆,𝑇準同型 𝑓 : 𝑆 𝑇 を与える.

ker 𝑓 𝑓 1 ( 1 𝑇 ) 𝑓と呼ぶ.

同型定理

第一同型定理
左単位的マグマ𝑆,𝑇準同型 𝑓 : 𝑆 𝑇 を与えると,以下が成り立つ.
第二同型定理
左単位的マグマ𝑆𝑆部分左単位的マグマ𝑆𝑆正規部分左単位的マグマ𝑇を与えると,以下が成り立つ.
第三同型定理
左単位的マグマ𝑆正規部分左単位的マグマ𝑇,𝑂を与え,𝑂𝑇𝑆を満たすとすると,以下が成り立つ.

性質

零左単位的マグマ

零左単位的マグマ(zero monoid)(または自明な左単位的マグマ(trivial monoid))とは,一元集合 1 { 0 } に積を 0 + 0 0 と定めたもので,明らかに左単位的マグマとなる.

参考文献

正規部分左単位的マグマに関して
J. ELGUETA, “Normal Submonoids And Congruences On A Monoid,” Journal of the Australian Mathematical Society, vol. 116, no. 3, pp. 331–362, 2024. doi:10.1017/S1446788723000204