Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Некоторые позитивные формулы на полугруппах Малышев Андрей Николаевич

Некоторые позитивные формулы на полугруппах
<
Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах Некоторые позитивные формулы на полугруппах
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Малышев Андрей Николаевич. Некоторые позитивные формулы на полугруппах : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.01.06 Москва, 2005 73 с. РГБ ОД, 61:05-1/1375

Содержание к диссертации

Введение

1 Описание формул для известных классов полугрупп 14

1 1 Основные понятия и результаты 15

1 2 Тождественные включения в некоторых классах решеток 21

1 3 Описание дизъюнктивных тождеств в классе всех цепей 39

1 4 Полугрупповые позитивные формулы групп 43

2 Некоторые инклюзивные многообразия полугрупп 45

2.1 Некоторые тождественно- включите льные многообразия полурешеток . 45

2.2 Об n-эксклюзивных полугруппах . 54

3 О мощности решетки дизъюнктивных многообразий 59

3.1 О совокупностях дизъюнктивных тождеств в классе коммутативных полугрупп 59

3.2 Пример малого многообразия, имеющего континуум дизъюнктивных подмногообразий . 62

Библиография 68

Введение к работе

Актуальность темы. Теория многообразий алгебр—один из ниболее популярных разделов алгебры, берущий своё начало с классической работы Биргко-фа [34]. Заметное место в этом направлении занимают исследования по многообразиям полугрупп. Достаточно отметить обзорные статьи Эванса [36], А. Я. Айзенштат и Б. К. Богуты [2], Л. Н. Шеврина и М. В. Волкова [31].

Одним из естественных обобщений понятия тождества являются позитивные формулы первой ступени. Ещё А.И.Мальцев [26] указывал на важность изучения позитивных формул в вопросе об описании всех делителей (то есть подсистем гомоморфных образов) некоторого универсально аксиоматизируемого класса алгебраических систем. Такое описание для класса вполне 0-простых полугрупп было получено СИ. Кублановским [37]. Среди позитивных формул особое место занимают дизъюнктивные тождества и тождественные включения. На языке тождественных включений описываются многие классы полугрупп, не раз являющиеся предметом различных исследований. Впервые понятие тождественного включения в теорию полугрупп ввёл Е. С. Ляпин [21, 39]. В частности им показано [38], что изучение тождеств на глобальных полугруппах сводится к изучению тождественных включений на соответствующих полугруппах. Э. Г. Шутовым [32] показано, что совокупность полугрупп, всякая подполугруппа которых является правым (левым) идеалом, удовлетворяет некоторой совокупности тождественных включений. Совокупностями полугрупп, задаваемые с помощью некоторого тождественного включе-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИвЛИОТеКА I

о» ш5ые&^<л

II - *

ния являются эксклюзивные полугруппы (Т. Tamura [42], L. О'СоггоП, Б. М. Шайн [35], М. Jamada [43, 44]), полугруппы, всякое подмножество которых является подполугруппой (А. Е. Евсеев [11], Е. С. Ляпин [25]), полугруппы, у которых все подмножества тернарно замкнуты (Е. С. Ляпин), полугруппы с катенарно ассоциативными подмножествами (А. Е. Евсеев [12]), полугруппы с сингулярно нулевым умножением (А. Е. Евсеев [11]) и многие другие классы полугрупп. Отметим, что, как показано автором данной диссертации, класс всех деревьев тгакже описывается некоторым тождественным включением. С.И.Кублановским на санкт-петербургском городском семинаре по теории полугрупп показано, что задача об описании всех полугрупповых алгебр, удовлетворяющих некоторому полиномиальному тождеству, эквивалентна условию о выполнимости в соответствующей полугруппе некоторой совокупности дизъюнктивных тождеств.

Пусть X—произвольный счетный ' алфавит, а Т (Х)[Т г(Х)]—свободная полугруппа слов [с пустым словом] над алфавитом А'. Пусть и Є Т(А"), V С Т (X), V ф 0. Тогда запись вида и є V называется тождественным включением (т. включением). Тождественное включение и Є V выполняется в полугруппе S, если для любого гомоморфизма <р : Т {X)> S выполняется ір(и) Є где = { I v Є \r}. Пусть Ф—некоторая совокупность тождественных включений. Тогда через П(Ф) мы будем обозначать совокупность всех полугрупп, на каждой из которых выполняется любое тождественное включение из Ф. Совокупность по-

: -.л»»»"» і

, *» (*' ».«. <

лугрупп П(Ф) называется тождественно включительным многообразием (т. в. многообразием). Е. С. Ляпиным [21] описаны атомы решётки всех тождественно включитель-ньгх многообразий полугрупп.

Если множество V одноэлементно, то тождественное включение и Є V будет являться тождеством. Если множество V бесконечно, то тождественное включение и Є V не является формулой первой ступени и не всегда может быть эквивалентно некоторой совокупности формул первой ступени. Соответствующий контрпример приведён С. Н. Братчиковым [б]. Если множество V конечно, то тогда тождественное включение является универсальной позитивной формулой первой ступени. Такие тождественные включения называются конечными. В данной диссертации рассматриваются в основном конечные тождественные включения.

Также, как и для тождеств, для тождественных включений актуальна задача об описании всех тождественных включений, выполняющихся в некотором классе полугрупп. Е. С. Ляпиным [25] были описаны тождественные включения в двухэлементной цепи и в классе всех цепей. Исследовния тождественных включений в классе полурешеток были продолжены С. Н. Братчиковым [7], который описал решётку всех тождественно включитель-ных многообразий эксклюзивных полурешёток, то есть коммутативных и идемпотентных полугрупп, удовлетворяющих тождественному включению xyz Є {xy,xz,yz}. Кроме того, С. Н. Братчиковым были описаны тождественные включения аннулирующих связок полугрупп [8], доказана конечность базиса тождественных включений не

более чем трехэлементных полугрупп [9]. Л. Н. Бобриковой [4, 5] были описаны тождественные включения конечных циклических полугрупп. В. А. Дрёмов [10] привёл пример четырехэлементной коммутативной полугруппы, имеющей бесконечный базис тождественных включений. Заметим, что любая коммутативная полугруппа имеет конечный базис тождеств.

Пусть U\,v\,v,2,V2,.-- ,un,vn Є Т(Х). Универсальная замкнутая позитивная формула первой ступени

Щ =ViVU2=V2\/...VUn=Vn

называется дизъюнктивным тождеством (D-тождеством). Для дизъюнктивного тождества щ =

»1 V«2 = t?2 V . . . V Un = Vn ВСЯКОе ТОЖДЄСТВО Щ = Уг,

где і = 1,2,... ,п, будем называть его дизъюнктивным членом. Очевидно, что всякое тождество является частным случаем дизъюнктивного тождества. С другой стороны, дизъюнктивное тождество: о~з = (х = у V у = z V х = z) выполняется во всех не более чем двухэлементных полугруппах. Как показано С. Ю. Кулабухо-вым в [18], существуют совокупности дизъюнктивных тождеств, не эквивалентных никакой совокупности тождественных включений. Аналогичными методами можно показать, что вышеприведённое дизъюнктивное тождество <7з также не эквивалентно никакой совокупности тождественных включений. Можно отметить, что полугруппы с сингулярно единично нулевым умножением, рассматриваемые А. Е. Евсеевым [13], описываются D-тождеством ху — хУху — у У ху = xyt V хуи = и.

Дизъюнктивные групповые тождества в классе групп эквивалентны тождественным включениям. Это следует

из наличия в группах обратных элементов. Дизъюнктивными групповыми тождествами занимались Б. И. Плот-кин, С. М. Вовси, L. Alshanskii, A. Kushkuley [30, 33]. Полугрупповые дизъюнктивные тождества изучал С. Ю. Кулабухов [16]— [19]. В частности, им описаны все атомы решетки дизъюнктивных многообразий полугрупп, решётки дизъюнктивных многообразий некоторых атомов решётки многообразий полугрупп, теорема о полноте для полугрупповых дизъюнктивных тождеств.

Постановка задачи. Описать все тождественные включения и дизъюнктивные тождества для известных классов полугрупп, выяснить строение эксклюзивных полурешёток для различных многообразий, исследовать решётку дизъюнктивных подмногообразий малых многообразий.

Цель работы. Целью данной работы является описание в известных классах полугрупп всех дизъюнктивных тождеств или всех тождественных включений, описание классов полугрупп, удовлетворяющих определенной совокупности тождественных включений, приведение примера малого многообразия, содержащего континуум дизъюнктивных подмногообразий.

Научная новизна. Все результаты работы являются новыми.

Методы исследований. При описании тождественных включений и дизъюнктивных тождеств, выполняющихся в некоторых классах полугрупп, а также их базисов, используются стандартные комбинаторные методы, аналогичные при решении подобных задач теории многообразий. Описание полурешеток, удовлетворяющих неко-

/

торой совокупности тождественных включений, потребовало существенно использовать понятие 0-прямой суммы полугрупп [15]. При приведении примера малого многообразия, содержащего континуум дизъюнкитвных подмногообразий, приводится пример бесконечной неприводимой совокупности дизъюнктивных тождеств. -

Теоретическая и практическая ценность. Диссертационная работа носит теоретический характер. Результаты диссертации могут быть использованы для дальнейшего изучения тождественных включений и дизъюнктивных тождеств на полугруппах. Некоторые тождественно включительные многообразия полурешёток могут быть использованы в теории графов. Тождественное включение, задающее класс деревьев в многообразии полу решёток, может быть использовано в теоретической информатике при оптимизации алгоримов.

Апробация работы . Результаты данной диссертации докладывались на Санкт-Петербургском городском семинаре по теории полугрупп, на семинаре по теории полугрупп (г. Ростов-на-Дону), на 56-х, 58-х и 59-х Гер-ценовских чтениях в С.-Петербурге.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти работах, список которых приведен в конце автореферата.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения и трех глав. Первая глава состоит из четырёх параграфов. Вторая и третья главы состоят из двух параграфов. Работа занимает 73 страницы рукописного текста и содержит 49 наименований списка литературы.

Тождественные включения в некоторых классах решеток

Все утверждения данного параграфа относятся к многообразию полурешеток То есть в данном параграфе мы не будем различать слов, отличающихся между собой только порядком и кратностью вхождения букв.

Пусть М-—произвольное непустое множество. Обозначим через В(М) множество всех подмножеств множества М Тогда относительно каждой из операций U и П множество В(М) является полурешеткой Известно, что (S(M),U) = (В(М),П) В дальнейшем, если не оговорено противное, под В(М) мы будем понимать полурешетку (В(М), П) и будем на-зыват В(М) булеапом множества М. Очевидно, что если для некоторых множеств М и N выполняется условие М = N , то В{М) = B[N) Далее, если ( М = т, то мы будем обозначать множество В [М) через В7„, а под множеством М понимать множество {1,2,. , т}. Обозначим через Г9 класс П(х2 = х,ху — ух) всех коммутативных полугрупп идемпотентов или полурешеток. Через сг„ обозначим т включение следующего вида: Х\Х2 Тп Є {Х\Х2 .х„-и%\%г Ял-гЖп, ..,х-2хг ж,,} Класс ГЙ)Т1 = Yl(xij — ух,х2 = ж,сг„) будем называть классом п-эксклюзивных полурешеток В [7, следствие 7] содержится следующая Лемма 1.2.1. Г\2 С Г,3 С --С 1\]Т7 С . Пусть Л полугруппа Л с присоединенным внешним образом нулем О Следующая лемма, основная часть которой была сформулирована (но не доказана) А Г Плаховым на ростовском полугрупповом семинаре (2001) Z/ показывает, что все включения в лемме 1.2.1 действительно строгие. Лемма 1.2.2. Вп, В% є І\,и+і\Гв)П. Доказательство. Вначале докажем, что т включение т71 не выполня ется в Д, Отобразим каждое хг (г = 1,2,. , п) из т. включения аа в элемент {1,2, . ,г-1,г + 1, . ,п} посредством отображения ip . X —У В„. Тогда получим" ip{x[X2 х„) 0,(р{хгХ2 ... хг хі+і . хп) = {г} Т о очевидно,что p(xiX2. Хп) {(p(xiX x . . Xn-l),ip(xlX2 Хп-2Хъ), . , (.Х2Ж3 Xv)} Следовательно, Вп . Г\і77. Очевидно, что В ф Г3„. Теперь докажем,что Вп Є Г9)„+і В пределах доказательства только этого факта под Вп будем понимать решетку (Д,и) От противного Предположим, что во множестве Вп найдутся такие элементы МЪМ2, ,Мп,Мп+и что /1 + 1 71+1 Из этого следует,что для каждого Мг существует ж, Є Мг такое, что V/ Є {1,2, , г — 1, г + 1, , п} ж7 Af, Следовательно, мы доказали существование n + 1-элементной последовательности попарно различных чисел в тг-элементном множестве Противоречие. Следовательно, Вп Є ГАП+і zz Теперь доркажем, что „ Є І\п+і. Рассмотрим т включение 7„+1 = (х\Х2 . . . ХпХп+1 {Х\Х2 - Хп Х\Х2 %п-\Хп+\, - . ,х2хг . Х„ХТ1+1}) Достаточно рассмотреть случай, когда р(х] ж„ж„+1) = 0, для некоторого отображения (f X —У В, так как в противном случае все элементы множества {х\, .. , xn,xn+i} отобразятся в полугруппу Вгп выполнимость в которой av доказана вьіпіе Если ір{х\Х2 .хпх„+{) — О, следовательно, О Є {ip(xi),ip(x2),.. (f(xn), (р(хп+\)}, так как 0 является в полугруппе В внешним нулем. =Ф- ір(хі хпхп+\) Є { р(хі х„), ip{xi xn-ixn+1), .. ,Lp{x2xz. -x„+i)} =» В}] Є ГвіП+1. Для доказательства следующей теоремы приведем следующую Лемма 1.2.3. [С Я. Брагпчиков [7]J Пусть Ф—некоторая совокупность т включений Тогда т. включения 1 и — и, где а Є Т{Х), 2 р(и)єір(У)} где р X — Т(Х)—произвольное отображение и (и є V) ЄФ, 3 xu a%V [uxeVx], где (uV) Є Ф, x Є X, xV = {xv j а Є V} [Vx = {vx v Є V}], 4. ueV U W, где [ueV U v), ( єИО Є Ф, 5 ЄУ U Ж; гае (uV) Є Ф, И С F(X) следуют из Ф гі Теорема 1.2.1. Т. включение а = (и G V) выполняется в классе п+1-эксклюзивных полурешеток TStH+i тогда и только тогда, когда выполняется следующее условие (Vzi, х2, х„ Є x(u))(3v Є У){{хъ ж2, , xv} С x(v )) Доказательство. Необходимость. Доказательство проведем методом от противного Предположим, что для т. включения a = (v Є V) выполняется следующее (Зхъх2, ,хп Є x(«))(Vi/ Є V ){{x1}x h . . , xn] x(vf)) Докажем, что a . 6(BjJ) Из леммы 12 2 будет следовать, что т (I\,n-i-i) Построим отображение р X — В следующим образом: ф(х,) = {1,2, ,а-1,г+1, ,п}, г = 1,2, . ,п; ж Є xbJ)\{xh %ъ 7 Хп] = р{х) = 0; ж Є x{V)\x(u) = ф) = 0. =» yj(u) = 0, j (p(v ) j 0, где и є У, уз(и) = 0, где v Є V\V аі в(В) Достаточность. Докажем, что из т. включений х1 = х,ху = ух, сгп+і следует т включение х = (т/ЄІ ), удовлетворяющее достаточности условия теоремы Пусть х(и) = { ь 2: ,хт} ж\ х(«) = га Возможны два случая п т. п т Если п т, то из того, что для т включения и — [и Є V) выполняется условие (Ухъх2 , . Є х(м))(Эи Є V )({arb ж2, , яг„} С х(г/))), следует, что для слова и существует слово и Є У такое, что x(w) = xW) А из этого следует, что тождество u = « , а с ним и т включение uEV принадлежат инклюзивной теории всего класса полурешеток. = а Є Є(Г,,П+1). Теперь рассмотрим случай, когда п га. Понятно, что т.включение (легко проверяется с помощью леммы 1.2 3 с использованием пп 3 и 4) Xix2 Xf, хт Є {жіЖ2. х,,, Х1Х2 . arft_ircn+i,... 1 - 777-77 771-(77-1} - %ГП J следует из т.включения Jn+i Оно эквивалентно дизъюнктивному тождеству О! — (xiX2 . Хп Хт — Х\Х2 . Х.п V хлхг хп xm = xix2 .xn-ixn+i V V V Х\Хч хп хт = xw—nxm_(n_]} xirij Положим WQ = {w Є Vі І І Х(Ш) І П}- Понятно, что такое подмножество с точностью до повторений и перестановки букв в словах конечно

Полугрупповые позитивные формулы групп

Теорию многообразий групп можно разбить на два основных раздела многообразия групп в групповой и полугрупповой сигнатурах Если теория многообразий групп в групповой сигнатуре (т е рассмотрение тождеств в сигнатуре (-,-1, е), где _1—одноместная операция взятия обратного элемента, а е—нульместная операция выделения нейтрального элемнта группы) является частью теории групп, то теория многообразий групп в полугрупповой сигнатуре (т. е. рассмотрение тождеств в сигнатуре где обычная полугрупповая операция) является рссмот рением теории многообразий групп в контексте многообразий полугрупп Тождества в полугрупповой сигнатуре на группах впервые стал рассматривать А И. Мальцев [27].

Позитивные формулы на группах тоже можно рассмаривать в групповой и полу групповой сигнатурах. Тождественными включениями на группах в полугрупповой сигнатуре занималась Л.Н.Бобрикова [4] Дизъюнктивными тождествами и тождественными включениями в классе групп в групповой сигнатуре занимались Б И. Плоткин, С М Вов-си [35], L Alshanskii, A. Kushkuley [38] В частности, в [35] содержится доказательство существования конечного базиса дизъюнктивных тождеств в групповой сигнатуре произвольной конечной группы Небольшое из-менние этого доказательства на дизъюнктивные тождества в полугруппах позволяют распространить это утверждение на конечные полугруппы Там же отмечается, что в классе всех групп любое дизъюнктивное тождество в групповой сигнатуре эквивалентно некоторому групповому т включению Из этого можно сделать вывод, что любая конечная группа имеет конечный базис групповых т. включений. Теорема 1.4.1. Любая конечная группа имеет конечный базис полу-групповъиг, т. включений. Доказательство. Пусть G—произвольная конечная группа мощности т и 0 — (иі = U\VU2 = t 2V . Vun = v„)—произвольное дизъюнктивное тождество, выполняющееся на группе G По теореме Лагранжа, на группе G выполняются тождества хту — ухт = у. Рассмотрим произвольный дизъюнктивный член щ = v, где г = 1,2, ,п Домножим данный дизъ v ГЇІ — І ГГі юнктивньш член справа на слово гаг , и применим тождество ух = у. Получим тождество utv = v Применяя данные преобразования к каждому дизъюнктивному члену .D-тождетва 0, и учитывая, что на группе G выполняется тождество хт ут, в результате получим полугрупповое тождественное включение xw Є {u\v!{ 1, и2У" 1, , uvv" 1}, которое эквивалентно дизъюнктивному тождеству U Учитывая, что на любой конечной полугруппе базис дизъюнктивных тождеств конечен, получаем, что группа G имеет коненый базис полугрупповых т. включений.

Аналогичными методами можно доказать, что произвольное полугрупповое дизъюнктивное тождество в классе периодических групп с ограниченным периодом эквивалентно некоторому полугрупповому т включению Класс полугрупп, удовлетворяющих тождественному включению xyz є {xy,yz,xz}, называется классом эксклюзивных полугрупп Он не раз становился объектом различных исследований ([40, 47, 48, 49]) В [7] описана решетка всех тождественно включительных многообразий полурешеток, удовлетворяющих данному тождественному включению

Как хорошо известно, шжурешетка является эксклюзивной тогда и только тогда, когда она не содержит подграфов вида Согласно [25], класс Го состоит из одноэлементной и двухэлементной полурешеток, а класс Гі состоит из класса всех цепей Согласно [7], класс Г2 состоит из класса всех полурешеток, содержащих в качестве подполурешеток цепи не более 2 элементов В настоящей заметке описываются классы полурешеток Гз, Г4, Г5 и Гд. Рассмотрим следующие полурешетки, которые при построении тождественно включительных многообразий будут играть ключевую роль Будем называть полугруппу S 0-прямой суммой полугрупп {S, г Є /}, если при г ф j S,S, = S3Si = 0, S П Sj 0 и 5 является объединенеием полугрупп {S,_ г Є /}- Далее, через [S, \ і Є I] мы будем обозначать полугруппу, являющуюся 0-прямой суммой полугрупп {St ъ Є /} Через Гц обозначим класс полугрупп, являющийся 0-прямой суммой полугрупп аз 9G класса всех цепей Замечание 2.1.2. Очевидно, что для доказательства того, что полугруппа S Є П(Ф), где Ф—некоторая совокупность т включений, необходимо и достаточно, чтобы полугруппа. S удовлетворяла всем т включениям, которые являются базисом для совокупности Ф Лемма 2.1.1. Полурешетка принадлежит т. в многообразия Г з тогда, и только тогда, когда она представимо, в виде 0-прям ой суммы некоторых цепей. Полурешегпка S принадлежит классу Г з тогда и только тогда когда, она не содержит подполурсш,от,ок вида Si и S%, изображенных на. рис. 2 13

Об n-эксклюзивных полугруппах

Понятие n-эксклюзивной полугруппы было впервые сформулировано в [7] Оно является инклюзивным многообразием и естественным обобщением понятия эксклюзивных полугрупп, являющихся не раз предметом различных исследований ([7, 40, 47, 48, 49]) Класс всех 2-эксклюзивных полугрупп хорошо известен ([25]). В настоящем параграфе рассматриваются некоторые общие положения n-эксклюзивных полугрупп

Обозначим через ап т включение следующего вида. ХіХ2 ХпЄ{хіХ2 Жп_і, 351 2 Ж„_2Т„, ... ,3122 Хп) Тогда тождественно-включительное многообразие П„ = П( тп) мы будем называть классом п-эксклюзивных полугрупп Методами, аналогичными следствию 6 [7] доказывается более общее утверждение Лемма 2.2.1. П2 сЩс С П„ С Предложение 2.2.1. Если S Є Птп то Мх Є S элемент х имеет тип (&, 1), при. к п — 1 Доказательство. От противного. 1 Пусть полугруппа S Є П;і содержит элемент х бесконечного порядка Тогда (х) = (N, +}, где N—множество натуральных чисел. Отобразим каждую букву ж, (? = 1, п) тождественного включения ап в 1 Є TV Тогда из т включения а71 получаем соотношение п 1 — (п — 1) 1, которое очевидным образом не выполняется в (N, +) 2 Пусть полугруппа S содержит неединичную циклическую группу, порожденную элементом х В силу доказанного в пункте (1), элемент х Я имеет конечный порядок. Пусть порядок грз ппы (х) равен t Ф 1 В этом случае отобразим каждую букву т. включения ап в неединичный элемент а полугурлпы (ж). Тогда в данной группе получим соотношение ап = an_1, которое противоречит выбору элемента а Є (х) 3 Пусть полугруппа S содержит элемент х порядка (/г, 1), где к п В этом случае отобразим все буквы т. включения т„ в элемент х, порождающий данную полугруппу. После этого мы прийдем к соотношению хп = ж""1, из которого следует, что элемент х является элементом типа (к, 1), где к п — 1 и которое противоречит тому, что элемент х Є S является элементом типа (к, 1), где к п Из 1-3 следует, что если х S Є ПТї, то х имеет тип (&, 1), где к п— 1 Слдеующее предложение является уточнением предыдущего Предложение 2.2.2. Если элемент х Є S имеет, тип (п, 1), т,о (х) Є П„+і\П„ Доказательство. В доказательстве предложения 2 2 1 доказано, что если элемент х полугруппы 5 имеет тип (п, 1), то (ж) ф П,7 Очевидно, что для доказательства торемы достаточно доказать, что (х) Є П„+і Пусть р X —у (х)—произвольное отображение Очевидно, что любой элемент полугруппы (х) можно представить в виде ж ", где к = 1,п. Из этого следует, ЧТО ip(x\X2 XrtXv+-\) = ip(x\x 2 Xt-iTi+iXnXn+i) = 0 для любого г = 1,п+1, где 0—нуль полугруппы (х) Следовательно, т включение тп+1 выполняется в полугруппе (х) Ш S5 Введем теперь следующий тип полугрупп. Определение 2.2.1. Полугруппа S будет называться бесконечно эксклюзивной, если (Vn N) (S ф Пп) В противном случае мы будем называть полугруппу S конечно эксклюзивной. Лемма 2.2.2. Любая конечная полурешетка является конечно эксклюзивной Доказательство. Пусть S—некоторая конечная полурешетка и S \ = п Пусть р X — S—произвольное отображение Рассмотрим т включение сгл+і Тогда (Bi,j — 1,п + 1)(г ф J — ( ) = fi j)) А из этого следует, что тождственное включение о п+\ выполняется в полурешетке S\ в силу того, что 5—коммутативная полугруппа идемпотентов

Предложение 2.2.3. Существуют бесконечные полурешетки, являющиеся бесконечно эксклюзивными Доказательство. Из теоремы 12 5 получаем, что решетка В{М) при бесконечном множестве М является бесконечно эксклюзивной И Из предложений 2 2.1-2.2.2 и леммы 2.2 2 можно поставить следующий вопрос существуют ли конечные полугруппы, не имеющие нетривиальных подгрупп, являющиеся бесконечно эксклюзивными Покажем, что данный вопрос имеет отрицательное решение в классе всех коммутативных полугрупп, то есть любая конечная коммутативная полугруппа, не имеющая нетривиальных подгрупп, конечно эксклюзивна Из упражнения 4 к [14, 1 6] получаем, что класс таких полугрупп можно представить в виде полурешетки одноидемпотентных полугрупп, не имеющих нетривиальных подгрупп 5 Лемма 2.2.3- Конечные одноидемпотептные коммутативные полугруппы, не имеющие нетривиальных подгрупп, конечно эксклюзивны. Доказательство. Пусть S- произвольная конечная одноидемпотент ная коммутативная подгруппа, не имеющая нетривиальных подгрупп Очевидно, что единственный идемпотент полугруппы S является ее нулем, который мы в дальнейшем будем обозначать через 0 Пусть М— такое ее порождающее множество, не содержащее нуля, что для произвольного а Є S найдется такой элемент х из этого множества, что а Є (т). Множество М не обязательно является неприводимым порождающим множеством полугруппы 3 Пусть для определенности S = п и М — к Через к7 мы обозначим индекс элемнта х, Є М {г = 1, к) Рассмотрим т включение at, где Ь = 1 -+- 1Ег=у кі Пусть р X — S — произвольное отображение Очевидно, что для любого х, Є М выполняется х — 0 и для любого у Є (ж,) у = 0. Понятно, что для произвольных попарно различных t букв #1,ж2, найдется такое г = 1,&, что во множестве {ip(zi)i ір(х2)1 ; 4 {хі)} найдется по крайней мере А1, +1 буква из подполугруппы (х,) Пусть xs—одна из этих к, +1 букв, где s = 1, t В сипу того, что полугруппа S коммутативна, понятно, что ip{xiX2 Xt) — p(xjX2 Ч-ІТЬ±\ Х ) = 0 А из этого следует, что в полугруппе S выполняется т включение -эксклюзивности

Предложение 2.2.4. Конечная коммутативная полугруппа является п-эксклюзивной для некоторого п Є Лг\{1} тогда и только тогда, когда она не содержит нетривиальных подгрупп Доказательство. Пусть 3—конечная коммутативная полугруппа, не имеющая нетривиальных подгрупп В силу сделанного выше замена ния, S можно представить в виде конечной полу решетки Е одноидем-потентных конечных полугрупп {Se є Є Е}, не имеющих нетривиальных подгрупп. Через п обозначим число Е , а через пе—минимальную эксклюзивность полугруппы SP для каждого є Є Е Числа пе для каждого є Є Е существуют в силу леммы 2.2 2 Пусть пта1 = тах{п(, е Е} и пусть t = п Птаг Рассмотрим т. включение at, в запись которого входят буквы г і,Х2, ,xt Пусть ср X —у S-—произвольное отображение Тогда во множестве { p(xi), ip{x2), } f{xt)} существует не менее чем nmas элементов из полугруппы SR Для некоторого .

Пример малого многообразия, имеющего континуум дизъюнктивных подмногообразий

В теории многообразий полугрупп постоянно возникал вопрос о приведении примеров бесконечных независимых совокупностей тождеств Такие бесконечные совокупности были приведены А П Бирюковым [3], Е С Ляпиным [22] и другими алгебраистами (см например [44]) В [45] был приведен первый пример конечной вполне 0-простой полугруппы, имеющей бесконечный базис т. включений В настоящем параграфе приводится пример бесконечных приводимых совокупностей т. включений С помощью этой совокупности приводится пример млого многообразия, имеющего континуум дизъюнктивных подмногообразий Эта система дополняет бесконечным образом систему, приведенную в [10] для докзатель-ства бесконечной базируемости некоторой коммутативной четырехэле-ментной полугруппы Отметим, что данная система приводима в классе коммутативных полугрупп

В [10] подсовокупность Ь;+1 к Є TV} совокупности 5 использовалась для доказательства существования бесконечного базиса т включений четырехэлементной полугруппы ,52 Заметим, что совокупность полугрупп {5. ] к Є iV\{l}} содержится в много образин нильпотентных полугрупп П{хіХ2а:з — у2}, которое является малым, то есть содержит лишь конечное число подмногообразий ([1]). Доказательство. Необходимость. Пусть St Є (). Предположим, что t k Пусть р . X — Sk—произвольное отображение, продолжи-мое до гомоморфизма, который мы будем обозначать той же буквой Пусть (р(х\) = а7 для некоторого г = l,k Тогда для лбого j = l,t получаем (р(Х)) = а, , где г — ъоР 1 Так как по предположению .&, получаем, что все элементы множества {,0( 1 2), ( 2 3), , ( t i)} равны Ъ == ФІУіУіїіь) Ф { 1 2), 2 3), ,y(xtxi)} = 8t 0(5/,) Противо-речие Достаточность Пусть t/к для некоторых t,k Є Лг\{1} и пусть f X — Sk— произвольное отображение Покажем, что в данном случае для любого отображения ср выполняется О Є f{x\X i Х Ъ, )МХ\\ Очевидно, достаточно рассмотреть случай, когда у({ж],xj2, . ,Xt}) С Рассмотрим два случая- t к и t к. 1 Пусть t к и ц (х]) аг для некоторого г — 1, к Тогда в силу замечания 3 2 1 следует цепочка ранвенств. (ж3ж2) а9афп if(x2X ) = а,йга,/ , , p(xtxi) = о,д_,а,., где /3, = о, s = 1, 2, , і — 1 Из замечания 3.2 1 следует, что для того, чтобы последний член alfjt_ia% был равен Ь необходимо и достаточно, чтобы г/3/ — Но так как г/Зд = га к Ф Ї, то р(х3) = ip(xtxi) = О 2 Пусть t к Так как t/k, то і = gfc+r, где 0 г к Пусть tp(xi) — а, для некоторого г = 1, к В силу замечания 3 2 1 получаем (р(хф+Т) — dtfj, где (3 = a]? +T Тогда г/3 = гек 1 = гаА + -1 = га\ 1 Последняя цепочка равенств следует из того, что элемент сед является элементом порядка, к группы подстановок -элементного множества. Теперь для доказательства теоремы нам достаточно доказать, что гагк 1 — г . {—1, fc — 1}. От противного (a) Предположим, что и Г1 — — — 1 == го? "1 — t — 1 = г к, а это противоречит тому, что 0 г к (b) Пусть теперь го [ — г = fc — 1 =J га4 — А; + ї — 1 Последнее равенство выполняется при условии г = І Если г = 1 ==Ф- la = т к. А из этого следует la L — 1 = г — 1 = к — 1 Противоречие Рассмотрим совокупность Г/, — {. к Є 7V\{1} & i/fc}. Теорема 3.2.1. Пусть S —непустое подмножество множества . Совокупность Е/ является неприводимой подсовокупностью совокупности S тогда и только тогда, когда для любых га. включений 6t,5s Є 5 выполняется условие, (t ф s —S t/sfo s/t) Доказательство. Необходимость От противного Пусть S — неприводимая совокупность из S и для некоторых двух различных чисел П[,П2 Є iV(H ) = {пЄ Лг\{1} І с„ Є Ф } выполняется Тії П2 В этом случае rii — kn2 Рассмотрим т включение 8ril. Любое натуральное число m из множества {1,2, . , тії] можно представить в виде т = дщ + г, где q к ж 0 г щ, причем, если q = к, GF то г = {). Построим отображение ір следущим образом x1l2, если г — 0; х1, если Т ф 0

Применяя такое отображение алфавита X на себя по правилу 2 леммы 12 3 получаем, что 5Пі —У Sn,, Противоречие неприводимости системы Ф Достаточность Пусть совокупность 5 совокупности S удовлетворяет условию. (\/5t]Stl Є Н )(і/Ї2 & 2 Аі) Пусть 5t—произвольное т включение из Очевидно, что для доказательсва теоремы достаточно доказать, что тождественное включение 6\ не следует из произвольной конечной подсовокупности Е" совокупности Е \{,} Рассмотрим число п — tjt2 .іч, где {5tn5t2, ,6f } = Е" По определению класса S получаем, что t/n. Тогда по лемме 3.2 2 получаем, что 5t Є в(5„) Но по той же лемме получаем, что в полугруппе S„ не выполняется ни одно из т включений St где г = і,І25 ,ts. А из этого следует, что т влюче-ние 5t не следует из совокупности Е . Ш Пусть Ер — {8t і Є Р}, где Р—множество положительных простых чисел Из теоремы 3 2 1 вытекает ряд свойств неприводимых подсовокупностей совокупности Я 1 бесконечные неприводимые подсовокупности совокупности Е существу т, а именно, такой подсовокупностью является множество Ер = {5р \ р Є Р}, где Р—множество простых натуральных чисел, больших единицы, 2 из любой неприводимой подсовокупности Ef совокупности Е следует совокупность Sf = {Sp \ p Є Pf} для некоторого P С P, 3. все бесконечные неприводимые подсовокупности совокупности Е, из которых следует бесконечная неприводимая совокупность Sp, образуют бесконечную полурешетку относительно отношения следования, 4. любое дизъюнктивное тождество 5п из совокупности Б можно вклю чить в бесконечную неприводимую подсовокупность совокупности Н Таким образом верна следующая основная теорема данной заметки Теорема 3.2.2. Многообразие полугрупп И{х\Х2Х% = у2} имеет -конечное множество подмногообразий и континуум дизъюнктивных подмногообразий Заметим, что, как уже было отмечено в параграфе 3 1, решетка подква-зимногообразий квазимногообразия полугрупп Л(ху = ух,хіХ2%з = У2) континуальна Так как многообразие Щху = yx,x1x2Xs = у2) является подмногообразием малого многообразия П(ж]Т2Жз У2)5 то получаем, что многообразие И(х\Х2Х у2) также имеет континуальную решетку под квазимногообразий.

Похожие диссертации на Некоторые позитивные формулы на полугруппах