幂等
数学与计算机学概念
幂等(idempotentidempotence)是一个数学与计算机学概念,常见于抽象代数中。
定义
在数学里,幂等有两种主要的定义。
在某二元运算下,幂等元素是指被自己重复运算(或对于函数是为复合)的结果等于它自己的元素。例如,乘法下仅有两个幂等实数,为0和1。
一元运算为幂等的时,其作用在任一元素两次后会和其作用一次的结果相同。例如,高斯符号便是幂等的。
一元运算的定义是二元运算定义的特例
二元运算
设S为一具有作用于其自身的二元运算的集合,则S的元素s称为幂等的(相对于*)当
s *s = s.
特别的是,任一单位元都是幂等的。若S的所有元素都是幂等的话,则其二元运算*被称做是幂等的。例如,联集和交集的运算便都是幂等的。
一元运算
设f为一由X映射至X的一元运算,则f为幂等的,当对于所有在X内的x,
f(f(x)) = f(x).
特别的是,恒等函数一定是幂等的,且任一常数函数也都是幂等的。
注意当考虑一由X至X的所有函数所组成的集合S时。在f在一元运算下为幂等的若且唯若在二元运算下,f相对于其复合运算(标记为o)会是幂等的。这可以写成f o f = f。
一般例子
函数
如上述所说,恒等函数常数函数总会是幂等的。较不当然的例子有实数或复数引数的绝对值函数,以及实数引数的高斯符号。
将一拓扑空间X内各子集U映射至U闭包的函数在X的幂集上是幂等的。这是闭包运算元的一个例子;所有个闭包运算元都会是幂等函数。
环的幂等元素
定义上,环的幂等元素为一相对于环乘法为幂等的元素。可以定义一于环幂等上的偏序:若e和f为幂等的,当ef= fe= e时,标记为e≤ f。依其顺序,0会是最小幂等元素,而1为最大幂等元素。
若e在环R内为幂等的,则eRe一样会是个乘法单位元为e的环。
两个幂等元素e和f被称为正交的当ef=fe=0。在此一情形下,e+f也是幂等的,且有e ≤ e + f和f ≤ e + f。
若e在环R内为幂等的,则f = 1 − e也会是幂等的,且e和f正交。
一在R内的幂等元素e称为核心的,若对所有在R内的x,ex=xe。在此情形之下,Re会是个乘法单位元为e的环。R的核心幂等元素和R的分解为环的直和有很直接的关接。若R为环R1、...、Rn的直和,则环Ri的单位元在R内为核心幂等的,相互正交,且其总和为1。相反地,给出R内给相互正交且总和为1的核心幂等元素e1、...、en,则R会是环Re1、...、Ren的直和。所有较有趣的是,每一于R内的核心幂等e都会给出一R的分解-Re和R(1 − e)的直和。
任一不等于0和1的幂等元素都是零因子(因为e(1 − e) = 0)。这表示了整环及除环都不会存在此种幂等元素。局部环也没有此种幂等元素,但理由有点不同。唯一包含于一环的雅各布森根内的幂等元素只有0。共四元数环内会有一幂等元素组成的悬链曲面。
所有元素都幂等的环称做布尔环。可证明在每一此类环内,乘法都是可交换的,且每一元素都有其各自的加法逆元
其他例子
幂等运算也可以在布林代数内找到。逻辑和与逻辑或便都是幂等运算。
线性代数里,投射是幂等的。亦即,每一将向量投射至一子空间V(不需正交)上的线性算子,都是幂等的。
一幂等半环为其加法(非乘法)为幂等的半环。
参考资料
最新修订时间:2023-11-10 12:29
目录
概述
定义
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