Курсовая работа: Абелевы универсальные алгебры

и только тогда, когда

и

Легко непосредственной проверкой убедиться, что  – конгруэнция на алгебре . Осталось показать, что  удовлетворяет определению 2.1.

Пусть имеет место

Тогда согласно введенному определению

и

откуда следует, что

т.е.

Пусть

Это означает

Но тогда

и

Следовательно,

Пусть имеет место

Это означает, что

и

Значит,  и , т.е. . Лемма, доказана.

Как известно, наследственной формацией называется класс алгебр, замкнутых относительно фактор-алгебр, подпрямых произведений и относительно подалгебр.

Результаты, полученные в леммах 3.1, 3.3, 3.5 можно сформулировать в виде следующей теоремы.

Теорема 7 Класс всех нильпотентных алгебр мальцевского многообразия является наследственной формацией.

Определение 3.3. -арная группа  называется нильпотентной, если она обладает таким нормальным рядом

что

и

для любого .

Так как конгруэнции на -арных группах попарно перестановочны (смотри, например, [2]), то это дает возможность использовать полученные результаты в исследовании таких групп.

Лемма 3.6. Пусть  – -арная группа.  и  – нормальные подгруппы группы  и .

Тогда , где  и  конгруэнции, индуцированные соответственно подгруппами  и  на группе .

Доказательство:

Подгруппы  и  индуцируют на группе  конгруэнции  и , определяемые следующим образом:

 – -арная операция.

Определим на  бинарное отношение  следующим образом:

тогда и только тогда, когда существуют такие последовательности элементов  и  из  и  соответственно, что

Покажем, что   подалгебра алгебры . Для сокращения записи будем в дальнейшем опускать -арный оператор .

Пусть

Так как , то

Так как , то

Поэтому в силу того, что ,

Итак,  – подалгебра алгебры .

Пусть  – нейтральная последовательность группы , а, следовательно, и группы . Тогда из определения бинарного отношения  следует, что

Тем самым доказало, что   конгруэнция на .

Тo, что  удовлетворяет определению 2.1, очевидно. Лемма доказана.

Лемма 3.7. Пусть  – нильпотентная -арная группа. Тогда  удовлетворяет определению 2.1.

Доказательство:

Так как  для любого , то  индуцирует конгруэнцию  на . Таким образом  обладает рядом конгруэнции, который в силу леммы 3.6 будет являться центральным. Лемма доказана.

В частности, для произвольной бинарной группы  отсюда следует, что  нильпотентна тогда и только тогда, когда,  удовлетворяет определению 3.2. В этом случае теорема 3.2 просто констатируе тот факт, что класс всех нильпотентных групп образует наследственную формацию.

4. Классы абелевых алгебр и их свойства

Как уже было отмечено в параграфе 3, алгебра  называется нильпотентной, если существует такой ряд конгруэнций

называемый центральным, что

для любого .

Определение 4.1. В случае, если для нильпотентной алгебры  в центральном ряде , то есть если для нее , то алгебра  называется, абелевой.

Лемма 4.1. Любая подалгебра абелевой алгебры абелева.

Доказательство:

Пусть  подалгебра абелевой алгебры .

Так как по определению , то на  существует такая конгруэнция , что:

1) из

всегда следует

2) для любого элемента

всегда выполняется

3) если

то

Рассмотрим конгруэнцию

Действительно, если

для , то

и для любой -арной опеации  имеем

Но поскольку  подалгебра алгебры , получаем

Значит,  подалгебра алгебры .

Очевидно, что для любого элемента  имеет место

Таким образом,  конгруэнция ня алгебре .

Пусть

тогда

то  Если , то

и, значит,

т.е.

Пусть, наконец,

Тогда

и значит .

Итак, конгруэнция  удовлетворяет определению 2.1. Лемма доказана.

Лемма 4.2. Фактор-алгебра абелевой алгебры абелева.

Доказательство:

Пусть алгебра   абелева, то есть . Покажем, что для любой конгруэнции  на  выполняется

Пусть  – конгруэнция на алгебре , удовлетворяющая определению 2.1.

Определим бинарное отношение  на алгебре  следующим образом:

тогда и только тогда, когда найдуться такие элементы , , , , что

и

Непосредственной проверкой убеждаемся, что  – конгруэнция на алгебре .

Таким образом осталось показать, что  удовлетворяет определению 2.1. Пусть

тогда

Пусть

Тогда , и по определению 2.1

При этом  и . Согласно нашим обозначениям получаем, что

Пусть

Тогда найдутся , что

и

При этом

Следовательно,

Но тогда по определению 3.1. . А так как , то

Теперь из того, что

следует, что

Лемма доказана.

Лемма 4.3. Прямое произведение конечного числа абелевых алгебр абелево.

Доказательство:

Очевидно, достаточно показать, что если ,  и  – абелевы алгебры, то  – абелева алгебра.

Пусть  и . Это означает, что на алгебрах  и  заданы cоответсвенно конгруэнции  и  удовлетворяющие определению 2.1.

Определим бинарное отношение  на алгебре  следующим образом:

тогда и только тогда, когда

и

Непосредственной проверкой убеждаемся, что  – конгруэнция на алгебре .

Таким образом осталось показать, что  удовлетворяет определению 2.1.

Пусть

тогда

Пусть . Это означает, что  и . Но тогда

и

Следовательно,

Пусть

тогда

и

Это означает, что  и . Таким образом

Лемма доказана.

Результаты, полученные в леммах 4.1, 4.2, 4.3 можно теперь сформулировать в виде следующей теоремы.

Теорема 8 Класс всех абелевых алгебр мальцевского многообразия является наследственной формацией.

Пусть  – конгруэнция на алгебре .  – подалгебра алгебры ,  и . Тогда введем новое обозначение

Лемма 4.4. Пусть определено множество . Тогда  – конгруэнция на ,

Доказательство:

Так как , то для любого элемента  всегда найдется такой элемент , что . Следовательно,

где .

Таким образом .

Пусть теперь , . Тогда

где . Следовательно, для любой -арной операции  получаем

Теперь, поскольку , то по лемме 3.2  – конгруэнция на .

Пусть . Тогда, очевидно,

т.е. . Так как

то

Покажем теперь, что . Допустим противное. Тогда найдется такая пара , что  и . Из определения  следует, что существует такая пара , что

Так как

то применяя мальцевский оператор  получаем

Из леммы 2.2. теперь следует, что .

Итак, . Лемма доказана.

Подалгебра  алгебры  называется нормальной в , если  является смежным классом по некоторой конгруэнции алгебры .

Лемма 4.5. Любая подалгебра абелевой алгебры является нормальной.

Доказательство:

Пусть  – подалгебра абелевой алгебры . Так как , то по лемме 4.4. на  существует такая конгруэнция , что

Лемма доказана.

Заключение

Таким образом, в данной работе мы подробно с доказательствами на основании результатов работ [3] и [4] изложили теорию централизаторов конгруэнции универсальных алгебр и рассматрели формационные свойства нильпотентных алгебр работы[2], на основании результатов 3 ввели понятие абелевой алгебры. Используя методы исследования работы [1] доказали следующий основной результат: класс всех универсальных абелевых алгебр из мальцевского многообразия образует наследственную формацию.

Список литературы

[1] Скорняков, Л.А., Элементы общей алгебры. – М.: Наука, 1983. – 272 с.

[2] Шеметков Л.А., Скиба А.Н., Формации алгебраических систем. – М.: Наука, 1989. – 256 с.

[3] Smith J.D. Mal'cev Varieties // Lect. Notes Math. 1976. V.554.

[4] Русаков С.А., Алгебраические -арные системы. Минск, 1987. – 120 с.

[5] Кон П., Универсальная алгебра. М.:Мир, 1968.–351 с.

[6] Ходалевич А.Д., Свойства централизаторов конгруэнции универсальных алгебр // Вопросы алгебры. – 1996.–Вып.10 с. 144–152

[7] Ходалевич А.Д. Формационные свойства нильпотентных алгебр // Вопросы алгебры. – 1992. – Вып.7.–с. 76–85

[8] Ходалевич А.Д. Прикладная алгебра // Лекции по спецкурсу «Универсальные алгебры». Ч1.–Гомель. 2002.  с. 35.