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Algebra Universale - Lesson 01

Indice

1 Definizione (provvisoria) di Struttura Algebrica

Un'algebra è una coppia \((A, F)\) dove:

  • \(A \neq \emptyset\) è un inseme
  • \(F = (f_1, f_2, ..., f_k)\) è un insieme di operazioni sull'insieme \(A\) di arietà \(n\) -aria \[ \forall f \in F \;\;\; \exists n \in \mathbb{N} : \\ f: A^{n} \rightarrow A \\ (a_1, a_2, ..., a_n) \mapsto a_m \in A \]

In un'algebra si considerano anche delle costanti \(c \in A\), le quali possono anche essere definite come funzioni di \(F\) di arietà 0-aria \[ c : A^0 \rightarrow A \\ c() = c \in A \] N.B:

  1. Le funzioni \(f \in F\) considerate sono totali, ovvero sempre definite. Esiste anche un' A.U. che studia le algebre parziali con la presenza di funzioni non totali.
  2. Non verranno considerate strutture ulteriori (altre algebre…)
  3. Verrà considerato un \(n \in \mathbb{N}\) sempre finito.
  4. Verrano considerate operazioni \(f\) solamente interne, ovvero \(A\) deve essere chiusa rispetto alle operazioni in \(F\). e.g.
    • il prodotto scalare tra due vettori non è una operazione interna a uno spazio vettoriale \(V\) in qunato il risultato è un numero realte \[ \langle , \rangle : V \times V \rightarrow \mathbb{R} \]
    • il prodotto tra sclare e vettore nemmeno è interno in qunato si vuole (per definizione di \(F\)) che le operazioni siano applicabili in \(V^n\) \[ \cdot : \mathbb{R} \times V \rightarrow V \]
    • il prodotto vettoriale è invece una funzione interna a uno spazio vettoriale \(V\) \[ \times : V^2 \rightarrow V \]

2 Esempi di strutture algebriche

Di seguito alcuni esempi di strutture algebrice.

2.1 Gruppi

Un gruppo è una coppia \((G, \circ)\) dove:

  • \(G \neq \emptyset\)
  • \(\circ\) è una operazione binaria con le seguenti proprietà:
    • proprietà associativa: \(\forall a,b,c \in G\) vale che \[ a \circ (b \circ c) = (a \circ b) \circ c \]
    • esistenza di un elemento neutro: \(\exists e \in G\) detto elemento neutro per \(\circ\) tale che \(\forall a \in G\) vale che \[ a \circ e = e \circ a = a \]
    • esistenza elemento inverso: \(\forall a \in G \;\;\; \exists a^{-1} \in G\) tale che \[ a \circ a^{-1} = a^{-1} \circ a = e \]

Se l'operatore \(\circ\) è anche commutativo allora il gruppo si dice commutativo (o abeliano).

2.2 Semigruppo

Un semigruppo è una coppia \((G, \circ)\) tale che \(G\) è un inseme e \(\circ\) è un'operazione binaria su \(G\) che gode della sola proprietà associativa.

2.3 Anello

Un anello è un insieme \((A, +, \cdot)\) dove valgono le seguenti proprietà:

  • \((A,+)\) è un gruppo abeliano con elemento neutro 0, ovvero
    • \(a + (b + c) = (a+b) + c\)
    • \(a+0 = 0+a = a\)
    • \(\forall a \in A\) esiste un elemento inverso \(-a \in A\), ovvero tale che \(a + (-a) = (-a) + a = 0\)
  • \((A, \cdot)\) è un semigruppo, ovvero vale la proprietà associativa su \(\circ\) \[ a \cdot (b \cdot c) = (a \cdot b) \cdot c \]
  • L'operazione \(\cdot\) (moltiplicazione) è distributiva risetto a \(+\) (somma) \[ a \cdot (b+c) = (a \cdot b) + (a \cdot c) \\ (a+b) \cdot c = (a \cdot c) + (b \cdot c) \]

Degli esempi di anelli possono essere \((\mathbb{Z}, +, \cdot)\) o \((\mathbb{R}, +, \cdot)\)

2.4 Spazio Vettoriale

Come abbiamo visto in precedenza l'insieme \((V, +, \cdot)\) non può essere una struttura algebrica sullo spazio vettoriale \(V\) in quanto l'operazione \(\cdot\) non è interna. Si potrebbe perciò aggirare questo problema definendo un anello nel seguente modo. \[ (V, +, \lambda_k)_{k \in \mathbb{K}} : \forall k \in \mathbb{K} \\ \lambda_k : V \rightarrow V \\ \vec{v} \mapsto k \cdot \vec{v} \;\;\; \forall \vec{v} \in V \]

2.5 Quasigruppo

Un quasigruppo è un un insieme \((Q, *)\) simile a un semigruppo, dove \(Q\) è un insieme non vuoto e \(*\) è una operazione binaria interna che riespetta la seguente proprietà:
\(\forall a,b \in Q\) distinti tra loro, esiste una unica soluzione al seguente sistema

\begin{cases} a * x = b \\ y * a = b \end{cases}

L'unica soluzione è spesso scritta nella seguente notazione

\begin{cases} x = a \backslash b \\ y = b / a \end{cases}

Data: 2021-10-11 lun 00:00

Autore: Alessandro Straziota

Email: alessandrostr95@gmail.com

Created: 2021-11-14 dom 21:57

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