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Magma medial

En álgebra abstracta , un magma medial o grupoide medial es un magma o grupoide (es decir, un conjunto con una operación binaria ) que satisface la identidad

( xy ) • ( uv ) = ( xu ) • ( yv ) ,

o más simplemente,

xyuv = xuyv

para todos los x , y , u y v , utilizando la convención de que la yuxtaposición denota la misma operación pero tiene mayor precedencia. Esta identidad ha sido llamada de diversas formas: medial , abeliana , alternancia , transposición , intercambio , biconmutativa , bisimétrica , superconmutativa , entrópica, etc. [1]

Cualquier semigrupo conmutativo es un magma medial, y un magma medial tiene un elemento identidad si y solo si es un monoide conmutativo . La dirección "solo si" es el argumento de Eckmann-Hilton . Otra clase de semigrupos que forman magmas mediales son las bandas normales . [2] Los magmas mediales no necesitan ser asociativos: para cualquier grupo abeliano no trivial con operación + y números enteros mn , la nueva operación binaria definida por xy = mx + ny produce un magma medial que en general no es asociativo ni conmutativo.

Utilizando la definición categórica de producto , para un magma M , se puede definir el magma  cuadrado cartesiano M  ×  M con la operación

( x ,  y ) • ( u ,  v ) = ( xu ,  yv ) .

La operación binaria de  M , considerada como una aplicación de M × M a M , asigna ( x ,  y ) a xy , ( u ,  v ) a uv , y ( xu ,  yv )  a ( xu ) • ( yv )  . Por lo tanto, un magma  M es medial si y solo si su operación binaria es un homomorfismo de magma de  M × MM . Esto se puede expresar fácilmente en términos de un diagrama conmutativo , y por lo tanto conduce a la noción de un objeto de magma medial en una categoría con un producto cartesiano . (Véase la discusión en objeto de magma auto.)

Si f y g son endomorfismos de un magma medial, entonces la función fg se define por la multiplicación puntual

( fg )( x ) = f ( x ) • g ( x )

es en sí mismo un endomorfismo. De ello se deduce que el conjunto End( M ) de todos los endomorfismos de un magma medial M es en sí mismo un magma medial.

Teorema de Bruck-Murdoch-Toyoda

El teorema de Bruck–Murdoch–Toyoda proporciona la siguiente caracterización de los cuasigrupos mediales . Dado un grupo abeliano A y dos automorfismos conmutativos φ y ψ de A , defina una operación sobre A mediante

xy = φ ( x ) + ψ ( y ) + c ,

donde c es un elemento fijo de  A. No es difícil demostrar que A forma un cuasigrupo medial bajo esta operación. El teorema de Bruck-Toyoda establece que todo cuasigrupo medial es de esta forma, es decir, es isomorfo a un cuasigrupo definido a partir de un grupo abeliano de esta manera. [3] En particular, todo cuasigrupo medial es isotópico a un grupo abeliano.

El resultado fue obtenido de forma independiente en 1941 por Murdoch y Toyoda. [4] [5] Luego fue redescubierto por Bruck en 1944. [6]

Generalizaciones

El término medial o (más comúnmente) entrópico también se utiliza para una generalización a operaciones múltiples. Una estructura algebraica es un álgebra entrópica [7] si cada dos operaciones satisfacen una generalización de la identidad medial. Sean f y g operaciones de aridad m y n , respectivamente. Entonces se requiere que f y g satisfagan

Ejemplos no asociativos

Un ejemplo particularmente natural de un magma medial no asociativo lo dan los puntos colineales en curvas elípticas . La operación xy = −( x + y ) para puntos en la curva, que corresponde a trazar una línea entre x e y y definir xy como el tercer punto de intersección de la línea con la curva elíptica, es un magma medial (conmutativo) que es isotópico a la operación de adición de curvas elípticas.

A diferencia de la suma de curvas elípticas, xy es independiente de la elección de un elemento neutro en la curva y, además, satisface las identidades x • ( xy ) = y . Esta propiedad se utiliza comúnmente en pruebas puramente geométricas de que la suma de curvas elípticas es asociativa.

Citas

  1. ^ Ježek y Kepka 1983
  2. ^ Yamada 1971
  3. ^ Kuzmin y Shestakov 1995
  4. ^ Murdoch 1941
  5. ^ Toyoda 1941
  6. ^ Bruck 1944
  7. ^ Davey y Davis 1985

Referencias