等冪

在數學裡,等冪有兩種主要的定義。給定一二元運算,等冪元素是指乘上(或對一函式,複合它自己會等於它自己的元素。例如,乘法下唯一兩個等冪實數為0和1。

基本介紹

  • 中文名:等冪
  • 定義:複合它自己會等於它自己的元素
  • 例如:乘法下唯一兩個等冪實數為0和1
  • 一元運算:設f為一由X映射至X的一元運算
Idempotence,一元運算,環的等冪元素,其他例子,

Idempotence

一一元運算為等冪的時,其作用在任一元素兩次後會和其作用一次的結果相同。例如,高斯符號便是等冪的。
一元運算的定義是二元運算定義的特例(詳情請見下面)。
二元運算
設S為一具有作用於其自身的二元運算的集合,則S的元素s稱為等冪的(相對於*)當
:s * s = s.
特別的是,任一單位元都是等冪的。若S的所有元素都是等冪的話,則其二元運算*被稱做是等冪的。例如,聯集和交集的運算便都是等冪的。

一元運算

設f為一由X映射至X的一元運算,則f為等冪的,當對於所有在X內的x,
:f(f(x)) = f(x).
特別的是,恆等函式一定是等冪的,且任一常數函式也都是等冪的。
注意當考慮一由X至X的所有函式所組成的集合S時。在f在一元運算下為等冪的若且唯若在二元運算下,f相對於其複合函式複合運算(標記為o)會是等冪的。這可以寫成fof = f。
函式
如上述所說,恆等函式和常數函式總會是等冪的。較不當然的例子有實數或複數引數的絕對值函式,以及實數引數的高斯符號。
將一拓撲空間X內各子集U映射至U閉包的函式在X的冪集上是等冪的。這是閉包運算元的一個例子;所有個閉包運算元都會是等冪函式。

環的等冪元素

定義上,環的等冪元素為一相對於環乘法為等冪的元素。可以定義一於環等冪上的偏序:若e和f為等冪的,當ef = fe = e時,標記為e ≤ f。依其順序,0會是最小等冪元素,而1為最大等冪元素。
若e在環R內為等冪的,則eRe一樣會是個乘法單位元為e的環。
兩個等冪元素e和f被稱為正交的當ef=fe=0。在此一情形下,e+f也是等冪的,且有e ; e + f和f ; e + f。
若e在環R內為等冪的,則f = 1 - e也會是等冪的,且e和f正交。
一在R內的等冪元素e稱為核心的,若對所有在R內的X,ex=xe。在此情形之下,Re會是個乘法單位元為e的環。R的核心等冪元素和R的分解為環的直和有很直接的關接。若R為環R1、...、Rn的直和,則環Ri的單位元在R內為核心等冪的,相互正交,且其總和為1。相反地,給出R內給相互正交且總和為1的核心等冪元素e1、...、en,則R會是環Re1、...、Ren的直和。所有較有趣的是,每一於R內的核心等冪e都會給出一R的分解-Re和R(1 - e)的直和。
任一不等於0和1的等冪元素都是零因子(因為e(1 - e) = 0)。這表示了整環及除環都不會存在此種等冪元素。局部環也沒有此種等冪元素,但理由有點不同。唯一包含於一環的雅各布森根內的等冪元素只有0。共四元數環內會有一等冪元素組成的懸鏈曲面。
所有元素都等冪的環稱做布爾環。可證明在每一此類環內,乘法都是可交換的,且每一元素都有其各自的加法逆元。

其他例子

等冪運算也可以在布林代數內找到。邏輯和與邏輯或便都是等冪運算。
線上性代數裡,投射是等冪的。亦即,每一將向量投射至一子空間V(不需正交)上的線性運算元,都是等冪的。
一等冪半環為其加法(非乘法)為等冪的半環。
另見
不動點 (數學)

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