冪等
編輯等 (UK: /??d?m?po?t?ns/, US: /?a?d?m-/) 是數學和計算機科學中某些運算的屬性,它們可以多次應用,而不改變初始應用后的結果。 冪等性的概念出現在抽象代數(特別是投影儀和閉包運算符的理論)和函數式編程(其中它與引用透明性相關聯)的許多地方。
該術語由美國數學家本杰明皮爾士于 1870 年在代數元素的上下文中引入,這些元素在提升到正整數冪時保持不變,字面意思是(具有的質量)相同的權力,來自 idem + potential(相同 + 權力 ).
定義
編輯集合 S {displaystyle S} 的元素 x {displaystyle x} 配備二元運算符 ? {displaystyle cdot } 在 ? {displaystyle cdot } 下被認為是冪等的如果
x ? x = x {displaystyle xcdot x=x} 。
二元運算 ? {displaystyle cdot } 被認為是冪等的,如果
x ? x = x {displaystyle xcdot x=x} 對于所有 x ∈ S {displaystyle xin S} 。
例子
編輯- 在具有乘法的自然數的幺半群 ( N , × ) {displaystyle (mathbb {N} ,times )} 中,只有 0 和 1 是冪等的。 實際上,0 × 0 = 0 {displaystyle 0times 0=0} 和 1 × 1 = 1 {displaystyle 1times 1=1}。
- 在加法自然數的幺半群 ( N , {displaystyle (mathbb {N} ,} +) 中,只有 0 是冪等的。事實上,0 + 0 = 0。
- 在巖漿 ( M , ? ) {displaystyle (M,cdot )} 中,單位元素 e {displaystyle e} 或吸收元素 a {displaystyle a} ,如果它存在, 是冪等的。 事實上,e ? e = e {displaystyle ecdot e=e} 和 a ? a = a {displaystyle acdot a=a}。
- 在群 ( G , ? ) {displaystyle (G,cdot )} 中,恒等元素 e {displaystyle e} 是xxx的冪等元素。 事實上,如果 x {displaystyle x} 是 G {displaystyle G} 的一個元素使得 x ? x = x {displaystyle xcdot x=x} ,那么 x ? x = x ? e { displaystyle xcdot x=xcdot e} 最后 x = e {displaystyle x=e} 通過在左邊乘以 x {displaystyle x} 的逆元素。
- 在幺半群 ( P ( E ) , ∪ ) {displaystyle ({mathcal {P}}(E),cup )} 和 ( P ( E ) , ∩ ) {displaystyle ( {mathcal {P}}(E),cap )} 冪集 P ( E ) {displaystyle {mathcal {P}}(E)} 集合 E {displaystyle E } 與集合并集 ∪ {displaystyle cup } 和集合交集 ∩ {displaystyle cap } 分別,∪ {displaystyle cup } 和 ∩ {displaystyle cap } 是冪等的。 事實上,x ∪ x = x {displaystyle xcup x=x} 對于所有 x ∈ P ( E ) {displaystyle xin {mathcal {P}}(E)} 和 x ∩ x = x {displaystyle xcap x=x} 對于所有 x ∈ P ( E ) {displaystyle xin {mathcal {P}}(E)} 。
- 在幺半群 ( { 0 , 1 } , ∨ ) {displaystyle ({0,1},vee )} 和 ( { 0 , 1 } , ∧ ) {displaystyle ( 布爾域的 {0,1},wedge )} 分別具有邏輯析取 ∨ {displaystyle vee } 和邏輯合取 ∧ {displaystyle wedge }, ∨ {displaystyle vee } 和 ∧ {displaystyle wedge } 是冪等的。 實際上,x ∨ x = x {displaystyle xvee x=x} 對于所有 x ∈ { 0 , 1 } {displaystyle xin {0,1}} 和 x ∧ x = x {displaystyle xwedge x=x} 對于所有 x ∈ { 0 , 1 } {displaystyle xin {0,1}} 。
- 在布爾環中,乘法是冪等的。
- 在熱帶半環中,加法是冪等的。
- 在二次矩陣環中,冪等矩陣的行列式為 0 或 1。如果行列式為 1,則矩陣必然為單位矩陣。
冪等函數
在幺半群 ( E E , ° ) {displaystyle (E{E},circ )} 中函數從集合 E {displaystyle E} 到自身(見集合取冪)與函數組合 ° { displaystyle circ } ,冪等元素是函數 f : E → E {displaystyle fcolon Eto E} 使得 f ° f = f {displaystyle fcirc f=f} , 即 f ( f ( x ) ) = f ( x ) {displaystyle f(f(x))=f(x)} 對于所有 x ∈ E {displaystyle xin E} 換句話說,每個元素 x ∈ E {displaystyle xin E} 的圖像 f ( x ) {displaystyle f(x)} 是 f {displaystyle f} ) 的不動點。 例如:
- xxx值是冪等的。 實際上,abs ° abs = abs {displaystyle operatorname {abs} circ operatorname {abs} =operatorname {abs} } ,即 abs ? ( abs ? ( x ) ) = abs ? ( x ) {displaystyle operatorname {abs} (operatorname {abs} (x))=operatorname {abs} (x)} 對于所有 x {displaystyle x} ;
- 常量函數是冪等的;
- 身份函數是冪等的;
- 下限、上限和小數部分函數是冪等的;
- 群的冪集對自身的子群生成函數是冪等的;
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