伽罗瓦对应

更新时间:2023-01-08 17:15

在数学中,特别是在秩序理论中,伽罗瓦对应是两个部分有序集(poset)之间的特定对应。同样的概念也可以在前置集合或类中定义;本文介绍了有序集的常见情况。伽罗瓦对应概括了伽罗瓦理论中研究的子群和子域之间的对应关系(以法国数学家ÉvaristeGalois命名)。

定义

(单调)伽罗瓦对应

令(A,≤)和(B,≤)是两个部分有序集。 这些有序集之间的单调伽罗瓦对应由两个单调函数组成:F:A→B和G:B→A,使得对于B中的A和b中的所有a,我们有:当且仅当a≤G(b)时,F(a)≤b。

在这种情况下,F称为G的下连接,G称为F的上连接。语法上,上/下术语是指功能应用出现相对于≤的位置术语“伴随”是指单调伽罗瓦对应是类别理论中的一对伴随函子的特殊情况,如下文进一步讨论的。 这里遇到的其他术语对于较低(分别上)的伴随是左邻近(分别右伴)。

伽罗瓦对应的基本属性是,伽罗瓦对应的上/下伴随唯一地确定另一个:

F(a)是最少的元素〜b,因为a≤G(〜b),和G(b)是最大的元素〜a,因为F(a)≤b。

其结果是,如果F或G是可逆的,则每个都是另一个的倒数,即F = G -1。

给定与较低的伴随F和上部伴随G的伽罗瓦连接,我们可以考虑被称为关联闭包算子的组合GF:A→A,称为关联核函数的FG:B→B。 两者都是单调和幂等的,我们对于A中的所有a和b(b)中的所有b都有≤GF(a)。

A到B的伽罗瓦插入是伽罗瓦对应,其中闭包算子GF是A上的。

反序伽罗瓦对应

上述定义在当今的许多应用中是常见的,在晶格和域理论中是突出的。 然而伽罗略理论中的原始概念略有不同。 在这种替换的定义中,伽罗瓦对应是两个有序集 A和B之间的一对反序,即顺序反转的函数F:A→B和G:B→A,使得b≤F(a)当且仅当a≤G(b)。

这个版本中F和G的对称性擦除了上下的区别,这两个函数被称为极性,而不是伴随。因为每个极性唯一地确定另一个:

F(a)是a≤G(b)的最大元素b,

G(b)是b≤F(a)的最大元素a。

GF:A→A和FG:B→B是相关的封闭算子;;它们是单体幂等地图,对于B中的所有b,对于A中的所有a和b≤GFR(b),属性a≤GF(a)。

伽罗瓦对应的两个定义的含义非常相似,因为A和B之间的一个反斜线伽罗瓦对应只是A与B的双Bop之间的单调伽罗瓦对应。所以在伽罗瓦对应上的所有以下语句可以很容易地 转换成关于伽罗瓦对应的声明。

举例

单调伽罗瓦对应

格子

关于伽罗瓦对应的其他有趣的例子在关于完整性的文章中有描述。 粗略地说,事实证明,通常的函数∨和∧是较低的,并且上部与对角线映射X→X×X相邻。部分阶的最小和最大的元素由独特的函数X→{1}。 进一步,甚至完整的格子可以通过存在合适的伴随来表征。 这些考虑给出了伽罗瓦对应在秩序理论中普遍存在的一些印象。

跨度和关闭

选择一些具有基础集合的数学对象X,例如组,环,向量空间等。对于X的任何子集S,令F(S)是包含S的X的最小子对象,即子组,子环 或由S生成的子空间。对于X的任何子对象U,令G(U)是U的底层集合(我们甚至可以将X作为拓扑空间,令F(S)为S的关闭,并以 “X的子对象”X的闭合子集。)现在,F和G在X的子集和X的子对象之间形成单调的伽罗瓦对应,如果两者都是通过包含的顺序排列的。

语法和语义

威廉·劳威尔的一个非常一般的评论是语法和语义是伴随的:将A作为所有逻辑理论(公理化)的集合,而B是所有数学结构集合的权力集合。 对于理论T∈A,令F(T)是满足公理T的所有结构的集合; 对于一组数学结构S,令G(S)是逼近S的公理化的最小值。然后,当且仅当T逻辑地表示G(S)时,F(T)是S的子集: “语义函子”F和“语法函子”G形成单调的伽罗瓦对应,其语义是较低的伴随。

伽罗瓦理论

例子来自伽罗瓦理论:假设L / K是一个字段扩展。 令A是包含K的L的所有子场的集合,由包含,排序。 如果E是这样一个子场,则为保持E固定的L的场自动化组写Gal(L / E)。 令B为Gal(L / K)子集,由包含,排序。 对于这样一个小组G,将Fix(G)定义为由G的所有元素保持固定的L的所有元素组成的字段。然后映射E↦Gal(L / E)和G↦Fix(G)形式 一个反义词伽罗瓦对应。

线性代数:正交互补

给定内积空间V,我们可以形成V的任何子空间X的正交补码F(X)。这产生了通过包含排序的V与其本身的子空间集合之间的一个二次伽罗瓦对应;两个极性都等于F。

给定向量空间V和V的子集X,我们可以定义F(X),其由在V上消失的V的双重空间V *的所有元素组成。类似地,给定V *的子集Y,我们定义 其歼灭者G(Y)= {x∈V | φ(x)= 0∀φ∈Y}。 这给出了V的子集与V *的子集之间的一个反斜线伽罗瓦对应。

属性

在下文中,我们考虑(单调伽罗瓦对应f =(f *,f *),其中f *:A→B是上面引入的较低伴随。 一些有帮助和指导性的基本属性可以立即获得。 通过伽罗瓦对应的定义属性,对于A中的所有x,f *(x)≤f*(x)等于x≤f*(f *(x))。通过类似的推理(或仅通过应用 对于秩序理论的二重性原则),对于B中的所有y,我们发现f *(f *(y))≤y。这些属性可以通过说复合函数f * o f *是通缩来描述。

现在考虑x,y∈A,使得x≤y,然后使用上述得到x≤f*(f *(y))。 应用伽罗瓦对应的基本属性,现在可以得出f *(x)≤f *(y)。 但这只是表明f *保留任何两个元素的顺序,即它是单调的。 同样,类似的推理也会产生f *的单调性。 因此,明确地不必将单调性纳入定义。 然而,提到单调性有助于避免对伽罗瓦对应的两个替代概念的混淆。

伽罗瓦对应的另一个基本属性是对于B中的所有x,f *(f *(f *(x)))= f *(x)。显然,我们发现 f∗( f( f∗(x))) ≥  f∗(x),因为f * o f *是如上所示的通货膨胀。 另一方面,由于f *○f *是通货紧缩,而f *是单调的,所以发现 f∗( f( f∗(x))) ≤  f∗(x)。

此外,我们可以使用这个属性来得出结论 f( f∗( f( f∗(x)))) =  f( f∗(x)),和 f∗( f( f∗( f(x)))) =  f∗( f(x)),f * o f *和f * o f *是幂等的。当且仅当f是残差映射(相应的残差映射)时,可以显示(见Blyth或Erné),函数f是较低(相应的)上限。 因此,残差映射和单调伽罗瓦连接的概念基本相同。

关闭伽罗瓦对应

上述发现可概括如下:对于伽罗瓦对应,复合f * o f *是单调(单调函数的复合),通货膨胀和幂等幂。这说明f * o f *实际上是A上的闭包算子。双重,f * o f *是单调的,通货紧缩的和幂等的。这种映射有时被称为内核操作符。在帧和区域的上下文中,复合f * o f *被称为由f引起的核。核诱导框架同态;如果一个区域的一个子集是由一个核子赋予的,则称为一个子集。

相反地,在某些有序集A上的任何闭合运算符c产生伽罗瓦对应,较低的伴随f *只是对c的图像的c的集中度(即作为对闭合系统c(A)的映射映射))。然后,通过将A(A)包含在A中,将每个关闭元素映射到自身,将其视为A的一个元素,给出上部伴随f *。这样,闭合运算符和Galois连接被认为是密切相关的,每个都指定另一个的实例。类似的结论也适用于内核运算符。

上述考虑还表明,A(元素x与f *(f *(x))= x)的闭合元素被映射到内核运算符f * o * *范围内的元素,反之亦然。

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