Jump to content

Неассоциативная алгебра

Неассоциативная алгебра [ 1 ] (или дистрибутивная алгебра ) — алгебра над полем , в которой операция двоичного умножения не считается ассоциативной . То есть алгебраическая структура A является неассоциативной алгеброй над полем K, если она является векторным пространством над K и оснащена K - билинейной двоичной операцией умножения A × A A , которая может быть или не быть ассоциативной. Примеры включают алгебры Ли , йордановые алгебры , октонионы и трехмерное евклидово пространство, оснащенное операцией векторного произведения . Поскольку не предполагается, что умножение ассоциативно, необходимо использовать круглые скобки для указания порядка умножения. Например, выражения ( ab )( cd ), ( a ( bc )) d и a ( b ( cd )) могут давать разные ответы.

Хотя использование термина «неассоциативность» означает, что ассоциативность не предполагается, это не означает, что ассоциативность запрещена. Другими словами, «неассоциативный» означает «не обязательно ассоциативный», точно так же, как «некоммутативный» означает «не обязательно коммутативный» для некоммутативных колец .

Алгебра является унитарной или унитарной , если она имеет единичный элемент e с ex = x = xe для всех x в алгебре. Например, октонионы унитальны, а алгебры Ли — никогда.

Структуру неассоциативной алгебры A связав ее с другими ассоциативными алгебрами, которые являются подалгебрами полной алгебры K - эндоморфизмов A можно изучить , как K -векторного пространства. Двумя такими являются алгебра вывода и (ассоциативная) обертывающая алгебра , причем последняя в некотором смысле является «наименьшей ассоциативной алгеброй, содержащей A ».

В более общем плане некоторые авторы рассматривают концепцию неассоциативной алгебры над коммутативным кольцом R : R -модуль, оснащенный R -билинейной операцией двоичного умножения. [ 2 ] Если структура подчиняется всем аксиомам кольца, кроме ассоциативности (например, любая R -алгебра), то она, естественно, является -алгебра, поэтому некоторые авторы относят к неассоциативным -алгебры как неассоциативные кольца .

Алгебры, удовлетворяющие тождествам

[ редактировать ]

Кольцеобразные структуры с двумя бинарными операциями и отсутствием других ограничений представляют собой широкий класс, слишком общий для изучения. По этой причине самые известные виды неассоциативных алгебр удовлетворяют тождествам или свойствам, которые несколько упрощают умножение. К ним относятся следующие.

Обычные свойства

[ редактировать ]

Пусть x , y и z алгебры A над полем K. обозначают произвольные элементы Пусть степени положительного (ненулевого) целого числа рекурсивно определяются как x 1 x и либо x п +1 х н х [ 3 ] (правые степени) или x п +1 хх н [ 4 ] [ 5 ] (левые полномочия) в зависимости от авторов.

  • Униталь : существует элемент e такой, что ex = x = xe ; в этом случае мы можем определить x 0 и .
  • Ассоциативный : ( xy ) z знак равно x ( yz ) .
  • Коммутативный : xy = yx .
  • Антикоммутативный : [ 6 ] ху = - ух .
  • Личность Якоби : [ 6 ] [ 7 ] ( xy ) z + ( yz ) x + ( zx ) y = 0 или x ( yz ) + y ( zx ) + z ( xy ) = 0 в зависимости от авторов.
  • Личность Джордана : [ 8 ] [ 9 ] ( х 2 у ) х = х 2 ( yx ) или ( xy ) x 2 = х ( ух 2 ) в зависимости от авторов.
  • Альтернатива : [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] ( xx ) y = x ( xy ) (левый вариант) и ( yx ) x = y ( xx ) (правый вариант).
  • Гибкий : [ 13 ] [ 14 ] ( ху ) Икс знак равно Икс ( yx ) .
  • n -я степень ассоциативна с n ≥ 2 : x n-k х к = х н для всех целых k так, что 0 < k < n .
    • Ассоциатив третьей степени: x 2 х = хх 2 .
    • Ассоциатив четвертой степени: x 3 х = х 2 х 2 = хх 3 (сравните с коммутативом четвертой степени ниже).
  • Силовая ассоциативность : [ 4 ] [ 5 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 3 ] подалгебра, порожденная любым элементом, ассоциативна, т. е. n ассоциативна в степени для всех n ≥ 2 .
  • n -я степень коммутативна с n ≥ 2 : x n-k х к = х к х n-k для всех целых k так, что 0 < k < n .
    • Коммутатив в третьей степени: x 2 х = хх 2 .
    • Коммутатив четвертой степени: x 3 х = хх 3 (сравните с ассоциативом четвертой степени выше).
  • Степенная коммутативность: подалгебра, порожденная любым элементом, коммутативна, т. е. коммутативна n-й степени для всех n ≥ 2 .
  • Нильпотент индекса n ≥ 2 : произведение любых n элементов в любой ассоциации обращается в нуль, но не для некоторых n −1 элементов: x 1 x 2 x n = 0 , и существуют n −1 элементов так, что y 1 y 2 y n −1 ≠ 0 для конкретной ассоциации.
  • Ноль индекса n ≥ 2 : степенная ассоциативность и x н = 0 и существует элемент y такой, что y п -1 ≠ 0 .

Отношения между свойствами

[ редактировать ]

Для К любой характеристики :

  • Ассоциативность подразумевает альтернативность .
  • Любые два из трех свойств левая альтернатива , правая альтернатива и гибкий подразумевают третье.
    • Таким образом, альтернатива подразумевает гибкость .
  • Альтернатива подразумевает идентичность Джордана . [ 17 ] [ а ]
  • Коммутативный подразумевает гибкий .
  • Антикоммутативный подразумевает гибкий .
  • Альтернатива подразумевает власть ассоциативную . [ а ]
  • Гибкость подразумевает ассоциатив третьей степени .
  • Ассоциатив второй степени и коммутатив второй степени всегда верны.
  • Ассоциатив третьей степени и коммутатив третьей степени эквивалентны.
  • Ассоциатив n-й степени подразумевает n-й коммутатив степени .
  • Ноль индекса 2 означает антикоммутативность .
  • Ноль индекса 2 подразумевает тождество Жордана .
  • Из нильпотента индекса 3 следует тождество Якоби .
  • Нильпотентность индекса n подразумевает ноль индекса N при 2 ≤ N n .
  • Единица и ноль индекса n несовместимы.

Если K GF(2) или dim( A ) ≤ 3 :

Если char( K ) ≠ 2 :

  • Правильная альтернатива предполагает силовую ассоциативность . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
    • Точно так же левая альтернатива подразумевает ассоциативную власть .
  • Unital и Идентичность Jordan вместе подразумевают гибкость . [ 25 ]
  • Джорданская идентичность и гибкость вместе подразумевают ассоциативную власть . [ 26 ]
  • Коммутативность и антикоммутативность вместе подразумевают нильпотентность индекса 2 .
  • Антикоммутативность подразумевает ноль индекса 2 .
  • Унитальное и антикоммутативное несовместимы.

Если char( K ) ≠ 3 :

  • Юнитал и идентичность Якоби несовместимы.

Если char( K ) ∉ {2,3,5 }:

  • Коммутативный и х 4 = х 2 х 2 (одна из двух идентичностей, определяющих ассоциативную степень четвертой степени ) вместе подразумевают ассоциативную степень . [ 27 ]

Если char( K ) = 0 :

  • Ассоциатив третьей степени и x 4 = х 2 х 2 (одна из двух идентичностей, определяющих ассоциативную степень четвертой степени ) вместе подразумевают ассоциативную степень . [ 28 ]

Если char( K ) = 2 :

  • Коммутативный и антикоммутативный эквивалентны.

Ассоциатор

[ редактировать ]

Ассоциатором . на A является K - полилинейное отображение данный

[ Икс , y , z ] знак равно ( ху ) z - Икс ( yz ) .

Он измеряет степень неассоциативности , и может использоваться для удобного выражения некоторых возможных тождеств, которым удовлетворяет A .

Пусть x , y и z обозначают произвольные элементы алгебры.

  • Ассоциативный: [ x , y , z ] знак равно 0 .
  • Альтернатива: [ x , x , y ] = 0 (левый вариант) и [ y , x , x ] = 0 (правый вариант).
    • Это означает, что перестановка любых двух членов меняет знак: [ x , y , z ] = −[ x , z , y ] = −[ z , y , x ] = −[ y , x , z ] ; обратное справедливо только в том случае, если char( K ) ≠ 2 .
  • Гибкий: [ x , y , x ] = 0 .
    • Это означает, что перестановка экстремальных членов меняет знак: [ x , y , z ] = −[ z , y , x ] ; обратное справедливо только в том случае, если char( K ) ≠ 2 .
  • Джорданская личность: [ 29 ] [ х 2 , y , x ] = 0 или [ x , y , x 2 ] = 0 в зависимости от авторов.
  • Ассоциатив третьей степени: [ x , x , x ] = 0 .

Ядро это совокупность элементов, которые связаны со всеми остальными: [ 30 ] то есть n в A такое, что

[ п , А , А ] знак равно [ А , п , А ] знак равно [ А , А , п ] знак равно {0} .

Ядро является ассоциативным подкольцом A .

Центр A A это набор элементов, которые коммутируют и связываются со всем в , то есть пересечение

с ядром. Оказывается, для элементов из С(А) достаточно, чтобы два множества являются чтобы третий также был нулевым множеством.

  • Евклидово пространство R 3 с умножением, заданным векторным произведением, является примером антикоммутативной, а не ассоциативной алгебры. Перекрестное произведение также удовлетворяет тождеству Якоби.
  • Алгебры Ли — это алгебры, удовлетворяющие антикоммутативности и тождеству Якоби.
  • Алгебры векторных полей на дифференцируемом многообразии (если K есть R или комплексные числа C ) или алгебраическом многообразии (для общего K );
  • Йордановы алгебры — это алгебры, удовлетворяющие коммутативному закону и жордановому тождеству. [ 9 ]
  • Любая ассоциативная алгебра порождает алгебру Ли, используя коммутатор в качестве скобки Ли. Фактически каждая алгебра Ли может быть построена таким образом или является подалгеброй построенной таким образом алгебры Ли.
  • Каждая ассоциативная алгебра над полем характеристики, отличной от 2, порождает йорданову алгебру путем определения нового умножения x*y = ( xy + yx )/2. В отличие от случая алгебры Ли, не всякую йорданову алгебру можно построить таким образом. Те, которые могут, называются особенными .
  • Альтернативные алгебры — это алгебры, обладающие свойством альтернативности. Наиболее важными примерами альтернативных алгебр являются октонионы (алгебра над действительными числами) и обобщения октонионов над другими полями. Все ассоциативные алгебры альтернативны. С точностью до изоморфизма, единственной конечномерной вещественной альтернативой, алгебры с делением (см. ниже) представляют собой вещественные числа, комплексы, кватернионы и октонионы.
  • Степенно-ассоциативные алгебры — это алгебры, удовлетворяющие степенно-ассоциативному тождеству. Примеры включают все ассоциативные алгебры, все альтернативные алгебры, йордановые алгебры над полем, отличным от GF(2) (см. предыдущий раздел), и седенионы .
  • Гиперболическая алгебра кватернионов над R , которая была экспериментальной алгеброй до принятия пространства Минковского для специальной теории относительности .

Еще классы алгебр:

Характеристики

[ редактировать ]

Есть несколько свойств, которые могут быть знакомы из теории колец или ассоциативных алгебр, но которые не всегда верны для неассоциативных алгебр. В отличие от ассоциативного случая, элементы с (двусторонним) мультипликативным обратным также могут быть делителем нуля . Например, все ненулевые элементы седенионов имеют двустороннюю инверсию, но некоторые из них также являются делителями нуля.

Свободная неассоциативная алгебра

[ редактировать ]

Свободная неассоциативная алгебра на множестве X над полем K определяется как алгебра с базисом, состоящим из всех неассоциативных мономов, конечных формальных произведений элементов X, сохраняющих круглые скобки. Произведение мономов u , v равно ( u )( v ). Алгебра унитальна, если пустое произведение считать мономом. [ 31 ]

Курош доказал , что каждая подалгебра свободной неассоциативной алгебры свободна. [ 32 ]

Ассоциированные алгебры

[ редактировать ]

Алгебра A над полем K является, в частности, - векторным пространством, и поэтому можно рассматривать ассоциативную алгебру End K ( A ) эндоморфизма K -линейного векторного пространства A. K Мы можем сопоставить структуре алгебры на A две подалгебры End K ( A ), алгебру дифференцирования и (ассоциативную) обертывающую алгебру .

Алгебра вывода

[ редактировать ]

Вывод на A это отображение D со свойством

Дифференцирования на A образуют подпространство Der K ( A ) в End K ( A ). Коммутатор двух дифференцирований снова является дифференцированием, так что скобка Ли дает Der K ( A ) структуру алгебры Ли . [ 33 ]

Обертывающая алгебра

[ редактировать ]

прикреплены линейные отображения L и R К каждому элементу a алгебры A : [ 34 ]

Ассоциативная обертывающая алгебра или алгебра умножения A — это ассоциативная алгебра , порожденная левым и правым линейными отображениями. [ 29 ] [ 35 ] Центроид ( A K является централизатором обертывающей алгебры в алгебре эндоморфизмов ) A End . Алгебра является центральной , если ее центроид состоит из K -скалярных кратных единицы. [ 16 ]

Некоторые из возможных тождеств, которым удовлетворяют неассоциативные алгебры, можно удобно выразить через линейные отображения: [ 36 ]

  • Коммутативный: каждый L ( a ) равен соответствующему R ( a );
  • Ассоциативность: любой L коммутирует с любым R ;
  • Гибкость: каждый L ( a ) коммутирует с соответствующим R ( a );
  • Джордан: каждый L ( a ) коммутирует с R ( a 2 );
  • Альтернатива: каждый L ( a ) 2 = L ( а 2 ) и аналогично справа.

Квадратичное представление Q определяется формулой [ 37 ]

,

или эквивалентно,

В статье об универсальных обертывающих алгебрах описаны канонические конструкции обертывающих алгебр, а также теоремы типа PBW для них. Для алгебр Ли такие обертывающие алгебры обладают универсальным свойством, которое, вообще говоря, не имеет места для неассоциативных алгебр. Самым известным примером является, пожалуй, алгебра Альберта , исключительная йордановая алгебра , которая не обертывается канонической конструкцией обертывающей алгебры для йордановых алгебр.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Шафер 1995 , Глава 1.
  2. ^ Шафер 1995 , с. 1.
  3. ^ Перейти обратно: а б Альберт 1948а , с. 553.
  4. ^ Перейти обратно: а б Шафер 1995 , с. 30.
  5. ^ Перейти обратно: а б Шафер 1995 , с. 128.
  6. ^ Перейти обратно: а б Шафер 1995 , с. 3.
  7. ^ Окубо 2005 , стр. 12.
  8. ^ Шафер 1995 , с. 91.
  9. ^ Перейти обратно: а б Окубо 2005 , стр. 13.
  10. ^ Шафер 1995 , с. 5.
  11. ^ Окубо 2005 , стр. 18.
  12. ^ МакКриммон 2004 , с. 153.
  13. ^ Шафер 1995 , с. 28.
  14. ^ Окубо 2005 , стр. 16.
  15. ^ Окубо 2005 , стр. 17.
  16. ^ Перейти обратно: а б Кнус и др. 1998 , с. 451.
  17. ^ Розенфельд 1997 , с. 91.
  18. ^ Джейкобсон 1968 , с. 36.
  19. ^ Шафер 1995 , с. 92.
  20. ^ Кокорис 1955 , с. 710.
  21. ^ Альберт 1948b , с. 319.
  22. ^ Майкл 1976 , с. 179.
  23. ^ Zhevlakov et al. 1982 , p. 343.
  24. ^ Шафер 1995 , с. 148.
  25. ^ Bremner, Murakami & Shestakov 2013 , p. 18.
  26. ^ Bremner, Murakami & Shestakov 2013 , pp. 18–19, fact 6.
  27. ^ Альберт 1948a , с. 554, лемма 4.
  28. ^ Альберт 1948a , с. 554, лемма 3.
  29. ^ Перейти обратно: а б Шафер 1995 , с. 14.
  30. ^ МакКриммон 2004 , с. 56.
  31. ^ Роуэн 2008 , с. 321.
  32. ^ Курош 1947 , стр. 237–262.
  33. ^ Шафер 1995 , с. 4.
  34. ^ Окубо 2005 , стр. 24.
  35. ^ Альберт 2003 , с. 113.
  36. ^ МакКриммон 2004 , с. 57.
  37. ^ Кехер 1999 , с. 57.

Примечания

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: baf523819b2adec2d33ea00317a8d8e0__1715099040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ba/e0/baf523819b2adec2d33ea00317a8d8e0.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Non-associative algebra - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)