离散数学代数系统幺元零元和逆元

本文概述了幺元和零元在代数系统中的定义,强调它们与逆元的关系,以及逆元存在的前提——幺元的存在。重点介绍了左幺元、右幺元、左零元、右零元的概念,并通过定理展示了它们的独特性质。同时,讨论了可逆元素及其逆元的唯一性。

1.幺元(单位元)∶定义:
设*是集合Z中的二元运算,
(1)若有一元素el∈Z,对任一x∈Z有el*x=x;则称e1为Z中对于*的左幺元(左单位元素)

(2)若有一元素erEZ,对任一x∈Z有x*er=x;则称er为Z中对于*的右幺元(右单位元素)
定理:
若el和er分别是Z中对于*的左幺元和右幺元,则对于每一个x∈Z,可有el=er=e和e*x=x*e=x,则称e为Z中关于运算*的幺元,且e∈Z是唯一的。
2.零元定义:
设*是对集合Z中的二元运算,
(1)若有一元素0ez,且对每一个xeZ有0*x=e,则称e为Z中对于*的左零元;

(2)若有一元素0r ez,且对每一个xeZ有x*0r= 0r,则称0为Z中对于*的右零元。(零元不存在逆元)
定理:
若el和er分别是Z中对于*的左零元和右零元,于是对所有的xeZ,可有el=Or=0,能使0*x=x*O=0。在此情况下,0∈Z是唯一的,并称0是Z中对*的零元。
3.逆元定义:
设*是Z中的二元运算,且Z中含幺元e,令x∈z,
(1)若存在一xl∈Z,能使xl*x=e,则称xl是x的左逆元,并且称x是左可逆的;

(2)若存在一xr∈Z,能使x*xr=e,则称xr是x的右逆元,并且称x是右可逆的;

(3)若元素x既是左可逆的,又是右可逆的,则称x是可逆的,且x的逆元用x1表示。
定理:
设Z是集合,并含有k元e。*是定义在Z上的一个二元运算,并且是可结合的。若x∈Z是可逆的,则它的左逆元等于右逆元,且逆元是唯一的。

理解:逆元是针对某一个元素而言的,换句话说,代数系统a和b里面,a有逆元,不代表不有逆元。

并且和幺元相关,换句话说,代数系统里面必须有幺元,才能去谈逆元。

逆元*元素=幺元。(*为任意符号)
 

### 离散数学中幺元逆元的定义与求法 #### 幺元的定义 在代数系统中,若集合 \( Z \) 上定义了一个二元运算 \( * \),并且存在一个元素 \( e \in Z \),使得对于任意 \( x \in Z \),满足以下条件: \[ e * x = x * e = x \] 则称 \( e \) 为该运算下的 **幺元**(或单位元)。幺元是针对整个代数系统而言的,并且在一个代数系统中,幺元是唯一的[^1]。 #### 逆元的定义 在代数系统中,若集合 \( Z \) 上定义了一个二元运算 \( * \),并且存在幺元 \( e \in Z \),对于某个元素 \( x \in Z \),如果存在一个元素 \( y \in Z \),使得: \[ x * y = y * x = e \] 则称 \( y \) 是 \( x \) 的 **逆元**。根据定义,只有当代数系统中存在幺元时,才能讨论逆元的概念。此外,若 \( x \) 是可逆的,则它的左逆元等于右逆元,并且逆元是唯一的[^1]。 #### 幺元的求法 要确定一个代数系统中的幺元,可以通过检查所有可能的元素是否满足上述定义来实现。具体步骤如下: - 遍历集合 \( Z \) 中的所有元素。 - 对于每个元素 \( e \),验证它是否对集合中的每一个元素 \( x \) 满足 \( e * x = x * e = x \)。 - 如果找到这样的元素 \( e \),则它是幺元;否则,该代数系统没有幺元。 #### 逆元的求法 求解逆元的前提是代数系统中已经存在幺元。以下是求解逆元的方法: - 给定一个元素 \( x \in Z \),遍历集合 \( Z \) 中的所有元素 \( y \)。 - 检查是否存在某个 \( y \),使得 \( x * y = y * x = e \)(其中 \( e \) 是幺元)。 - 如果找到这样的 \( y \),则它是 \( x \) 的逆元;否则,\( x \) 没有逆元。 #### 示例代码:计算幺元逆元 以下是一个简单的 C++ 示例代码,用于计算给定代数系统中的幺元逆元: ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { int k, q, x; // 输入幺元 k 查询次数 q cin >> k >> q; cout << k << endl; // 输出幺元 for (int i = 0; i < q; ++i) { cin >> x; // 计算逆元:k + k - x cout << (k + k - x) << endl; } return 0; } ``` 此代码假设代数系统的运算形式为 \( a * b = a + b - k \),其中 \( k \) 是幺元。通过公式 \( k + k - x \),可以快速计算出 \( x \) 的逆元[^3]。 #### 注意事项 - 若代数系统中不存在幺元,则无法讨论逆元的概念[^2]。 - 逆元的存在性依赖于代数系统的具体定义运算规则。某些情况下,可能存在部分元素没有逆元。 ###
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