Плоское тройное кольцо - Википедия - Planar ternary ring

В математика, алгебраическая структура ${ displaystyle (R, T)}$ состоящий из непустого множества ${ displaystyle R}$ и троичное отображение ${ Displaystyle T двоеточие R ^ {3} to R ,}$ можно назвать троичная система. А плоское тройное кольцо (PTR) или троичное поле особый тип троичной системы, используемый Холл (1943) строить проективные плоскости с помощью координат. Плоское тройное кольцо не является звенеть в традиционном смысле, но любой поле дает плоское тернарное кольцо, в котором операция ${ displaystyle T}$ определяется ${ displaystyle T (a, b, c) = ab + c}$ . Таким образом, мы можем рассматривать плоское тройное кольцо как обобщение поля, в котором тернарная операция заменяет и сложение, и умножение. Фактически, в компьютерной архитектуре эта троичная операция известна, например, как операция умножения-накопления (MAC).

Существует большое разнообразие терминологии. Плоские тройные кольца или тройные поля, как здесь определено, в литературе называются другими именами, и термин «плоское тройное кольцо» может означать вариант системы, определенной здесь. Термин «тройное кольцо» часто означает плоское тройное кольцо, но также может означать просто тройную систему.

Определение

А плоское тройное кольцо это структура ${ displaystyle (R, T)}$ куда ${ displaystyle R}$ - это набор, содержащий как минимум два различных элемента, называемых 0 и 1, и ${ Displaystyle T двоеточие R ^ {3} to R ,}$ отображение, удовлетворяющее этим пяти аксиомам:

${ Displaystyle T (a, 0, b) = T (0, a, b) = b, quad forall a, b in R}$ ;
${ Displaystyle T (1, a, 0) = T (a, 1,0) = a, quad forall a in R}$ ;
${ displaystyle forall a, b, c, d in R, a neq c}$ , есть уникальный ${ displaystyle x in R}$ такой, что: ${ Displaystyle Т (х, а, Ь) = Т (х, с, d) ,}$ ;
${ displaystyle forall a, b, c in R}$ , есть уникальный ${ displaystyle x in R}$ , так что ${ Displaystyle Т (а, Ь, х) = с ,}$ ; и
${ displaystyle forall a, b, c, d in R, a neq c}$ , уравнения ${ Displaystyle Т (а, х, у) = Ь, Т (с, х, у) = д ,}$ иметь уникальное решение ${ Displaystyle (х, у) в R ^ {2}}$ .

Когда ${ displaystyle R}$ конечно, третья и пятая аксиомы эквивалентны при наличии четвертой.^[1]

Нет другой пары (0 ', 1') в ${ displaystyle R ^ {2}}$ можно найти так, что ${ displaystyle T}$ по-прежнему удовлетворяет первым двум аксиомам.

Бинарные операции

Добавление

Определять ${ displaystyle a oplus b = T (a, 1, b)}$ .^[2] Структура ${ displaystyle (R, oplus)}$ это петля с элемент идентичности 0.

Умножение

Определять ${ displaystyle a otimes b = T (a, b, 0)}$ . Набор ${ Displaystyle R_ {0} = R setminus {0 } ,}$ замкнуто относительно этого умножения. Структура ${ displaystyle (R_ {0}, otimes)}$ также является петлей с элементом идентичности 1.

Линейный PTR

Плоское тройное кольцо ${ displaystyle (R, T)}$ как говорят линейный если ${ Displaystyle T (a, b, c) = (a otimes b) oplus c, quad forall a, b, c in R}$ Например, плоское тройное кольцо, связанное с квазиполе является (по построению) линейным.^{[нужна цитата ]}

Связь с проективными плоскостями

Координаты проективной плоскости для установления плоского тройного кольца

Учитывая плоское тройное кольцо ${ displaystyle (R, T)}$ , можно построить проективная плоскость с набором точек п и набор строк L следующее:^[3]^[4] (Обратите внимание, что ${ displaystyle infty}$ это дополнительный символ не в ${ displaystyle R}$ .)

Позволять

${ Displaystyle P = {(a, b) | a, b in R } чашка {(a) | a in R } cup {( infty) }}$ , и
${ Displaystyle L = {[a, b] | a, b in R } чашка {[a] | a in R } чашка {[ infty] }}$ .

Затем определите, ${ displaystyle forall a, b, c, d in R}$ , то отношение инцидентности ${ displaystyle I}$ таким образом:

{ displaystyle ((a, b), [c, d]) in I Longleftrightarrow T (a, c, d) = b}

{ displaystyle ((a, b), [c]) in I Longleftrightarrow a = c}

{ displaystyle ((a, b), [ infty]) notin I}

{ displaystyle ((a), [c, d]) in I Longleftrightarrow a = c}

{ Displaystyle ((а), [с]) notin I}

{ Displaystyle ((а), [ infty]) в I}

{ Displaystyle (( infty), [с, d]) notin I}

{ Displaystyle (( infty), [а]) в I}

{ Displaystyle (( infty), [ infty]) в I}

Таким образом можно построить любую проективную плоскость, начиная с подходящего плоского тернарного кольца. Однако два неизоморфных плоских тернарных кольца могут привести к построению изоморфных проективных плоскостей.

Наоборот, для любой проективной плоскости π, выбирая четыре точки, помеченные о, е, ты, и v, никакие три из которых не лежат на одной прямой, координаты могут быть введены в π, чтобы эти особые точки получили координаты: о = (0,0), е = (1,1), v = ( ${ displaystyle infty}$ ) и ты = (0).^[5] Тернарная операция теперь определена для координатных символов (кроме ${ displaystyle infty}$ ) к у = T (Икс,а,б) тогда и только тогда, когда точка (Икс,у) лежит на линии, соединяющей (а) с (0,б). Аксиомы, определяющие проективную плоскость, используются, чтобы показать, что это дает плоское тернарное кольцо.

Линейность PTR эквивалентна геометрическому условию, выполняемому в соответствующей проективной плоскости.^[6]

Связанные алгебраические структуры

PTR, которые удовлетворяют дополнительным алгебраическим условиям, получают другие имена. Эти имена не всегда используются в литературе. Следующий список имен и свойств взят из Дембовский (1968, п. 129).

Линейный PTR, аддитивный цикл которого ассоциативный (и, следовательно, группа ), называется декартова группа. В декартовой группе отображения

${ displaystyle x longrightarrow -x otimes a + x otimes b}$ , и ${ displaystyle x longrightarrow a otimes x-b otimes x}$

должны быть перестановками всякий раз, когда ${ displaystyle a neq b}$ . Поскольку декартовы группы - это группы при добавлении, мы возвращаемся к использованию простого "+" для операции добавления.

А квазиполе декартова группа, удовлетворяющая правильному закону распределения: ${ displaystyle (x + y) otimes z = x otimes z + y otimes z}$ Сложение в любом квазиполе есть коммутативный.

А полуполе - квазиполе, которое также удовлетворяет левому закону распределения: ${ Displaystyle х otimes (y + z) = x otimes y + x otimes z.}$

А планарный ближнее поле - квазитело, мультипликативная петля которого ассоциативна (а значит, и группа). Не все ближние поля являются плоскими ближними полями.

Примечания

^ Хьюз и Пайпер 1973, п. 118, теорема 5.4
^ В литературе существует два варианта этого определения. Это форма, используемая Холл (1959 г., п. 355), Альберт и Сэндлер (1968), п. 50), и Дембовский (1968, п. 128), а ${ displaystyle a oplus b = T (1, a, b)}$ используется Хьюз и Пайпер (1973), п. 117), Пикерт (1975), п. 38), и Стивенсон (1972 г., п. 274). Разница заключается в альтернативных способах координации плоскости этими авторами.
^ Р. Х. Брук, Последние достижения в основах геометрии евклидовой плоскости, The American Mathematical Monthly, т. 66, pp. 2-17 (1955) Приложение I.
^ Зал 1943, с.247 Теорема 5.4.
^ Это можно сделать несколькими способами. Краткое описание метода, используемого Холл (1943) можно найти в Дембовский (1968, п. 127).
^ Дембовский 1968, п. 129

Рекомендации

Альберт, А. Адриан; Сандлер, Рубен (1968). Введение в конечные проективные плоскости. Нью-Йорк: Холт, Райнхарт и Уинстон.
Арци, Рафаэль (2008) [1965], "Глава 4 Аксиоматическая плоская геометрия", Линейная геометрия, Дувр, ISBN 978-0-486-46627-9
Бенц, Уолтер; Ghalieh, Khuloud (1998), "Группоиды, связанные с тернарным кольцом проективной плоскости", Журнал геометрии, 61 (1–2): 17–31, Дои:10.1007 / bf01237490
Дембовский, Питер (1968), Конечная геометрия, Ergebnisse der Mathematik и ихрер Гренцгебиете, Band 44, Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN 3-540-61786-8, МИСТЕР 0233275
Grari, A. (2004), "Необходимое и достаточное условие, чтобы два плоских тернарных кольца индуцировали изоморфные проективные плоскости", Arch. Математика. (Базель), 83 (2): 183–192, Дои:10.1007 / s00013-003-4580-9
Холл-младший, Маршалл (1943), «Проективные плоскости», Труды Американского математического общества, Американское математическое общество, 54 (2): 229–277, Дои:10.2307/1990331, ISSN 0002-9947, JSTOR 1990331, МИСТЕР 0008892
Холл-младший, Маршалл (1959), Теория групп, Нью-Йорк: Компания MacMillan, МИСТЕР 0103215
Хьюз, Д. (1955), «Аддитивные и мультипликативные петли плоских тройных колец», Труды Американского математического общества, 6 (6): 973–980, Дои:10.1090 / с0002-9939-1955-0073568-8, МИСТЕР 0073568
Хьюз, Дэниел Р .; Пайпер, Фред К. (1973), Проективные плоскости, Тексты для выпускников по математике (6), Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN 0387900446, МИСТЕР 0333959
Мартин, Г. (1967), "Проективные плоскости и изотопические тройные кольца", Американский математический ежемесячник, 74 (10): 1185–1195, Дои:10.2307/2315659, HDL:10338.dmlcz / 101204, JSTOR 2315659, МИСТЕР 0223972
Пикерт, Гюнтер (1975), Projektive Ebenen, Берлин: Springer-Verlag, ISBN 3540072802
Стивенсон, Фредерик (1972), Проективные плоскости, Сан-Франциско: W.H. Фримен и компания, ISBN 071670443-9

[1] Хьюз и Пайпер 1973, п. 118, теорема 5.4

[2] В литературе существует два варианта этого определения. Это форма, используемая Холл (1959 г., п. 355), Альберт и Сэндлер (1968), п. 50), и Дембовский (1968, п. 128), а ${ displaystyle a oplus b = T (1, a, b)}$ используется Хьюз и Пайпер (1973), п. 117), Пикерт (1975), п. 38), и Стивенсон (1972 г., п. 274). Разница заключается в альтернативных способах координации плоскости этими авторами.

[3] Р. Х. Брук, Последние достижения в основах геометрии евклидовой плоскости, The American Mathematical Monthly, т. 66, pp. 2-17 (1955) Приложение I.

[4] Зал 1943, с.247 Теорема 5.4.

[5] Это можно сделать несколькими способами. Краткое описание метода, используемого Холл (1943) можно найти в Дембовский (1968, п. 127).

[6] Дембовский 1968, п. 129

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]