寻找与算子群结构本质不同、同余格与子代数格互为对偶的代数结构
我最近在研究代数结构的同余与子代数关系时,产生了一个疑问:有没有这样的代数结构,它的同余格和子代数格互为对偶,但本质上并不属于“带算子的群”这类结构?
先说说我的动机:我发现子模块和Abel群的子群有很多共通的优良性质,追根溯源,核心原因是每个子模块既是类似“理想/正规子群/同余”的对象,同时又是大模块的子代数。而R-模块本质上就是带算子的Abel群,这就让我好奇,除了这类结构之外,还有没有其他代数结构也具备这种“同余和子代数格对偶”的特性?
先铺垫一些背景概念,方便理解问题:
- 在Abel群中,每个子群都是正规的;
- 对交换环R上的R-模块M来说,子模块和具体商之间存在一一对应的序反转关系。这里我要先定义一下这个非标准的“具体商”概念:代数结构A的具体商是形如$(A, \equiv)$的对,其中$\equiv$是A上的同余关系。举个例子,
ℝ[x, y]/(x)和ℝ[x, y]/(y)作为模块的具体商是完全不同的——虽然它们作为抽象代数结构是同构的,但如果允许我们“看穿”内部结构,就能区分开两者; - 具体商和同余是一一对应的,所以后面我就直接用同余来讨论了。
这种一一对应在一般代数结构里并不成立,哪怕是基于Abel群的结构也不行。比如整数环$\mathbb{Z}$,它只有两个子代数:平凡环和$\mathbb{Z}$本身,但对应的理想(也就是同余的代表)却有无穷多个,按整除关系排序。
我们知道,正规子群、环的理想、模块的子模块,都是对应代数结构同余的“方便代表”——因为它们是大代数定义域的子集,这让我们能很直观地对比子代数和同余/理想/具体商。不过我们也可以暂时抛开同余的具体编码方式,只看**同余格(按包含关系排序)和子代数格(按包含关系排序)**的结构。
在群和R-模块中,这两个格是互为对偶的。这里可以快速验证一下:恒等同关系=是最小的同余(按包含关系),但把Abel群A模掉=得到的商对应的子代数(就是A本身)却是最大的子代数,这说明两者是对偶而非同构的。
回到我的核心问题:有没有这样的代数结构,它的同余格和子代数格互为对偶,但本质上和“带算子的群”完全不同?
这里我得补充说明一下“本质不同”的意思:比如给Abel群加一个总是返回0的47元函数,这种不算——因为这个函数根本没改变结构的本质,只是多了个冗余操作。我也不想纠结于“带算子的群”的严格技术定义(比如是否是定义扩张),因为目前我还没法完美地给出这个限定条件。另外,像四元数群这种“每个子群都正规但非Abel”的群虽然有趣,但不是我这个问题要关注的重点。我也不要求同余和子代数之间的转换必须像Abel群那样简单——比如从同余提取核,或者把核扩展成同余的操作。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Greg Nisbet

