同余关系

更新时间:2023-04-25 18:57

同余关系是代数系统的集合中的等价关系,并且在运算的作用下,能够保持关系的等价类。以二元运算为例,在a1*a2中,如果用集合S中与a1等价的任何其他元素b1代换a1,并且用与a2等价的任何其他元素b2代换a2,则所求的结果b1*b2与a1*a2位于同一等价类之中。此外,同余关系与运算密切相关。如果一个代数结构中有多个运算,则需要考察等价关系对于所有这些运算是否都有代换性质。如果等价关系在一个运算上不满足代换性质,该等价关系就不是代数系统上的同余关系。

同余关系的意义

设~为代数结构 的载体S上的等价关系,称~为s上关于一元运算△的同余关系(congruence relation),如果对S中的任何元素a,b,

蕴含

称~为S上的关于二元运算* 的同余关系,如果对S中的任何元素a,b,c,d,

蕴含

当~关于 中一元运算△、二元运算* 均为同余关系时,便称~为 上的同余关系,等价类 _ 又称为同余类。

在同余关系的定义中,式( 蕴含 )还可以改为:对S中的任意元素a,b,c,

蕴含 且

同态与同余关系

性质

如果函数 是 到 的同态映射,那么h导出的S上如下定义的关系 ,必定是 上的同余关系:

定理1

设h是 到 的同态映射,那么等价关系 是代数结构 上的同余关系。

同余关系的应用

定义

设S上的等价关系~为 上的同余关系,定义S/~上的一元运算@和二元运算 如下,对任意 ,

@

那么代数结构称为 的关于~的商代数(quotient algebra)。

定理2

为 的关于~的商代数,那么

(1)若 运算满足结合律交换律,则 运算也满足结合律、交换律;

(2)若 运算有幺元e(零元o),则 以 为幺元(以[o]为零元);

(3)若 有关于 运算的逆元 ,则 有关于 运算的逆元[ ]。

在代数结构 与其商代数之间,存在一个有趣的同态映射,称为规范映射,定义如下:

定理3

设~为 上的同余关系,那么规范映射 为 到其商代数的一个同态。

定理4

设h为 到 的同态,~为h导出的 的同余关系,那么商代数与同态像 同构

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