Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы универсальной алгебры. Учебное пособие-1

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
☆
УЧЕБНИКИ
ÍÃÒÓ
Серия основана в 2001 году
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
СЕРИИ «УЧЕБНИКИ НГТУ»
д-р техн. наук, проф. С.В. Брованов д-р техн. наук, проф. А.Г. Вострецов д-р техн. наук, проф. А.А. Воевода д-р техн. наук, проф. В.А. Гридчин д-р техн. наук, проф. В.И. Денисов д-р физ.-мат. наук, проф. В.Г. Дубровский д-р филос. наук, проф. В.И. Игнатьев д-р техн. наук, проф. Н.В. Пустовой д-р техн. наук, проф. Х.М. Рахимянов д-р филос. наук, проф. М.В. Ромм д-р техн. наук, проф. Ю.Г. Соловейчик д-р физ.-мат. наук, проф. В.А. Селезнев д-р техн. наук, проф. А.А. Спектор д-р техн. наук, проф. А.Г. Фишов д-р экон. наук, проф. М.В. Хайруллина д-р техн. наук, проф. А.Ф. Шевченко д-р техн. наук, проф. Н.И. Щуров
À. Г. ПИНУС
ОСНОВЫ
УНИВЕРСАЛЬНОЙ
АЛГЕБРЫ
4-е издание, переработанное и дополненное
НОВОСИБИРСК
2 0 1 9
УДК 512(075.8)
П 326
Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук В.А. Артамонов,
д-р физ.-мат. наук Б.М. Верников,
д-р физ.-мат. наук В.М. Волков,
академик РАН С.С. Гончаров
Пинус А.Г.
П 326 Основы универсальной алгебры: учебное пособие /
А.Г. Пинус. – 4-е изд., перераб. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. – 184 с. (Серия «Учебники НГТУ»)
ISBN 978-5-7782-3794-0
Учебное пособие посвящено универсальной алгебре, молодой развивающейся науке, нашедшей свои приложения как внутри ма­тематики, так и в информатике и ряде других наук. Адресовано студентам и аспирантам-математикам, информатикам, а также научным работникам в этих областях.
УДК 512(075.8)
ISBN 978-5-7782-3794-0 © Пинус А.Г., 1998, 2000, 2005, 2019
© Новосибирский государственный технический
университет, 1998, 2000, 2005, 2019
Оглавление
Предисловие к первому изданию. 7
Предисловие ко второму изданию 8
Предисловие к третьему изданию 9
Предисловие к четвертому изданию 9
Глава 1. Основные понятия универсальной алгебры 11
§ 1. Универсальные алгебры, модели и алгебраические
системы. Эквивалентность на множестве . . . . . . . 11
§ 2. Подалгебры и теоремы представлений для групп,
булевых алгебр, дистрибутивных решеток . . . . . . 31
§ 3. Алгебраические решетки . . . . . . . . . . . . . . . . 47
§ 4. Гомоморфизмы, конгруэнции и фактор-алгебры . . . 53
§ 5. Прямые и подпрямые произведения, ультрапроизве-
дения. Операторы на классах алгебр . . . . . . . . . 67
Глава 2. Многообразия и свободные алгебры 83
§ 6. Абсолютно свободные алгебры. Свободные алгебры
многообразий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
§ 7. Тождества и эквациональные классы . . . . . . . . . 91
§ 8. Исчисление тождеств . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
§ 9. Конгруэнц-перестановочные, конгруэнц-модулярные, конгруэнц-дистрибутивные многообразия.
Дискриминаторные многообразия . . . . . . . . . . . 97
§ 10. Рациональная эквивалентность многообразий . . . . 109
Глава 3. Условные термы и условные многообразия 115
§ 11. Условные термы и условно термальные функции . . 115
§ 12. Условные тождества и условные многообразия . . . 124
§ 13. Условно рациональная эквивалентность условных
многообразий и алгебр . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5
Оглавление
Глава 4. Некоторые приложения универсальной ал-
гебры 135
§ 14. Клоны и соответствие Галуа . . . . . . . . . . . . . . 135
§ 15. Шкалы потенциалов вычислимости конечных алгебр 148
§ 16. Конечные автоматы, языки
и грамматики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
§ 17. Алгебры Халмоша и базы данных . . . . . . . . . . . 162
§ 18. Некоторые приложения группоидов и полугрупп . . 167
Заключение 173
Указатель терминов 175
Библиографический список 180
6
Моим сыновьям Константину
и Филиппу посвящается
Предисловие к первому изданию
Универсальная алгебра — сравнительно молодая наука, изу­чающая поведение функций на произвольных множествах. Ее ос­новы были заложены работами Г. Биркгофа 1930-х годов. Впо­следствии значительный вклад в нее внесли работы А. Тарского, А.И. Мальцева, Б. Йонсона, Р. МакКензи и многих других. Воз­никшая на стыке математической логики и классической алгебры универсальная алгебра, в свою очередь, оказала влияние как на эти разделы математики, так и на более далекие области этой на­уки. Развитие универсальной алгебры связано не только с реше­нием внутренних математических проблем, но и с большим чис­лом приложений ее методов и результатов в различных областях знаний от социологии до информатики. В частности, непосред­ственное применение универсальная алгебра нашла в программи­ровании, в теории баз данных и ряде других областей, получив­ших развитие в нынешнюю эпоху широкого применения вычис­лительных машин. Тем не менее круг людей, знакомых с уни­версальной алгеброй и владеющих ее методами, довольно узок. Сам курс универсальной алгебры читается в виде спецкурсов в довольно ограниченном числе университетов. В связи с этим сме­лым и новаторским шагом было решение руководства факультета прикладной математики и информатики Новосибирского государ­ственного технического университета и, в частности, его бывшего декана, профессора В.И. Хабарова, о введении этого курса в обя­зательную программу обучения прикладных математиков НГТУ. Чтение этого курса было предложено мне, за что я благодарен руководству факультета. Одна из проблем, с которой я столкнул­ся при подготовке и чтении этого курса, — отсутствие подходя­щей учебной литературы на русском языке. Классический учеб­ник А.И.Мальцева “Алгебраические системы” является в насто­ящее время библиографической редкостью, да и материал этой книги, написанный в 1960-е годы, далеко не полностью отражает современные достижения универсальной алгебры. То же можно
Предисловие ко второму изданию
сказать и о имеющейся на русском языке книге П. Кона “Уни­версальная алгебра”. Учебники А.Г. Куроша “Лекции по общей алгебре” и Л.А. Скорнякова “Общая алгебра” вопросов универ­сальной алгебры касаются лишь косвенно. Книга Д.М. Смирнова “Многообразия алгебр” носит скорее монографический, а не учеб­ный характер, да и изданная малым тиражом, она малодоступна студентам. На английском языке можно указать книги Г. Грет­цера “Универсальная алгебра” и С. Барриса, Х.П. Санкапанавара “Курс универсальной алгебры”, но они велики по объему мате­риала и недоступны для российского студенчества. Прекрасным учебником по универсальной алгебре является книга Т. Ирингера “Общая алгебра”, соответствующая по объему университетскому курсу, но, написанная на немецком языке и практически отсут­ствующая в России, она также является вещью в себе для студен­тов НГТУ.
Эти обстоятельства и подтолкнули меня на написание учеб­ника под тот курс универсальной алгебры, который в течение нескольких лет читается мной студентам НГТУ, специализиру­ющимся по прикладной математике. Результат перед вами. Без­условно, на содержании курса сказались и личные пристрастия автора в широкой области универсальной алгебры, в том числе в виде включения в книгу главы 3, в которой представлены резуль­таты его исследований. Автор искренне надеется, что этот учеб­ник послужит более широкому знакомству молодых математиков с методами и результатами близкой ему науки.
А. Г.Пинус
Мэдисон. Висконсин.
Февраль, 1998 г.
Предисловие ко второму изданию
В настоящем издании исправлен ряд опечаток, замеченных в первом.
А. Г.Пинус,
Новосибирск, Россия.
Июнь 2000 г.
8
Предисловие к третьему изданию
Предисловие к третьему изданию
В настоящем издании исправлен ряд опечаток, замеченных в предыдущих изданиях, расширен круг задач и добавлена глава 4, посвященная приложениям универсальной алгебры.
А. Г.Пинус
Новосибирск, Россия.
Июнь, 2004 г.
Предисловие к четвертому изданию
В настоящем, четвертом издании помимо исправления огре­хов третьего, добавлены § 14 “Клоны и соответствие Галуа” и
§ 18 “Некоторые приложения группоидов и полугрупп”.
В очередной раз хочу отметить, что настоящий учебник посвя­щен лишь основам универсальной алгебры и не касается многих современных областей универсальной алгебры, таких, к примеру, как теория квазимногообразий алгебр, алгоритмические пробле­мы универсальной алгебры, теория коммутаторов, теория ручных конгруэнций, строение конечных алгебр и других. Далеко не все области возможных приложений универсальной алгебры затро­нуты и в главе 4. К примеру, там не рассматриваются вопросы приложения языка квазитождеств (фрагмента языка условных тождеств) в логическом програмировании, не рассматриваются вопросы о роли универсальной алгебры в целом ряде иных об­ластей дискретной математики: в теории кодирования, в теории функциональных схем и в других.
Среди вышедших в последнее время учебников по универсаль­ной алгебре необходимо отметить электронный учебник Я. Ежека [36] и единственный в настоящее время задачник [18] специально посвященный задачам по универсальной алгебре.
Материалы настоящего учебника могут быть использованы как основа для стандартного годового курса по универсальной алгебре, как основа для ряда спецкурсов по избранным областям универсальной алгебры, а так же для самостоятельного знаком­ства с этой областью математики.
9
Предисловие к четвертому изданию
Наконец я хочу поблагодарить Евгения Николаевича Поро­шенко и Ирину Львовну Кескевич за неоценимую помощь при подготовке данного издания этого учебника.
А.Г.Пинус.
Новосибирск, Россия.
Октябрь, 2018 г.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]