1. 引言
逆半群是每个元素都只有一个逆元的正则半群。等价地,正则半群是逆半群当且仅当其幂等元集构成交换子半群。这类半群是离群最近的半群类之一,具有许多“群类似”性质,在半群理论研究中具有重要地位,也有非常丰富的研究成果(见[1] [2] )。
逆半群有两类重要子类:一类是Clifford半群。所谓Clifford半群是具有中心幂等元的正则半群。这类半群可以表示为一些群的半格。
另一类是基本逆半群(fundanmental inverse semigroup)。令为逆半群,为的幂等元集。上的同余称为幂等元分离同余,如果是上的恒等映射。我们用H,L,R,D,J记通常的Green-关系。众所周知,是上的幂等元分离同余当且仅当。记为上的最大幂等元分离同余。逆半群称为基本逆半群,如果其最大幂等元分离同余为恒等映射。更有意思的是,是基本逆半群。这说明,任一逆半群都是以基本逆半群作为同态像。特别地,Munn指出:一个半群是基本逆半群当且仅当它同构于某个Munn半群的全子逆半群(可见,[3] )。
Clifford半群和基本逆半群都具有简明结构。能否从基本逆半群(Munn半群)出发构造逆半群?这是一个非常自然的问题。受到文献[4] [5] 鼓励,本文将给出逆半群基于Munn逆半群和Clifford半群的一种构造方法。
2. 定理
令为逆半群,记为的幂等元集。若为的元,则我们用记的逆元。设
:半格;
:以半格为幂等元集的基本逆半群;
:以半格为幂等元集的Clifford半群;
进一步,设是Clifford半群分解成群的半格分解。记为到自身的半群同态半群。定义
其中,且
定义2.1:五元组称为-系统,如果
(I1) 对于任意,有;
(I2) 对于任意,有;
(I3) 对于任意;
(I4) 对于任意;
(I5) 对于任意
任给-系统,构作集合
在集合上,定义
注意到,,易知,,于是,从而关于运算封闭。进而,为逆半群。
下面是本文的主要结果。
定理2.2:令为-系统,则是逆半群。反过来,任一逆半群均可以这样构作。
3. 定理证明
本节我们给出定理2.2的证明。
引理3.1:令为-系统,则是逆半群。
证明:对于,我们有
于是为半群。
若,则。反之,若为幂等元,则,于是。由前一等式,可知,再结合后一等式,,从而。故。通常验算,可知为半格。
最后,证明为正则半群。这可由下面的计算得到:
为方便记,以下总假设是以为幂等元半格的逆半群,为上的最大幂等元分离同余。记。
引理3.2:(1)是的以为幂等元集的Clifford子半群。
(2) 对于任意的,是以为单位元的的子群。
(3)是的半格分解。
证明:由Lellament引理,知正则半群上的所有同态都是幂等元提升的,于是为的核,即
,而为半格,从而是以为幂等元集的的子半群。
令,则存在,使得,于是,即,从而为正则半群。
因此为逆半群。而,则,进而为群并(union of groups)。
但可以表示一些子群并的逆半群是Clifford半群,故为Clifford半群。
对于,由于,有,于是;类似地,。由上
一段的证明,知,从而是以为单位元的子群。
注意到,若,则,于是。故是Clifford半群的半格分解。
记为关于同余分类的代表元集。由于为幂等元分离同余,所以幂等元所在-类仅含一个元素,故。在上,定义如下运算:
其中表示的包含的-类。易知,为半群,且同构于,于是是以为幂等元集的基本逆半群。
引理3.3:对于任意的,存在惟一使得且。
证明:据的定义,有使得。显然,
据为幂等元分离同余,且,于是。进而
现假设满足的条件。因为,所以,而是代表元集,于是。注意到,。从而。这样,的惟一性获证。
对于,由引理3.3,知。由于,我们知,,但为幂等元分离同余,于是。规定
另一方面,对于,我们有,再据引理3.3,有。定义
显然,。而,我们有
这意味着,。
引理3.4:是的自同态。
证明:注意到,。我们有,但,于是。令。据的定义,知,进而
(1)
而
且,利用等式(1),我们有
即。从而为半群同态。
定义映射
引理3.5:五元组是-系统。
证明:仅需证明,满足条件(I1)~(I5)。令。记。
据引理3.4的证明,,进而
但,再利用引理3.3,有,即。这意味着,(I1)满足。
现设,记,则
(2)
但
且,于是
即(I2)成立。
对于,由定义,有,显然,再据引理3.3,我们有,从而。我们证明了(I3)。
注意到,。因为为Clifford半群,所以,且,从而由引理3.3,知。而由(I3),有,进而。故,这样条件(I4)得证。
最后,由,利用引理3.3,有,即。从而完成证明。
定义
由引理3.3,是单射。为证明定理2.2,仅需证明:是半群同构。
引理3.6:是半群同构。
证明:令,由引理3.3,,进而
再结合
利用引理3.3,有,于是
从而是半群同态。
对于,则。由引理3.3,有,进而,于是为满射。从而为半群同态。
基金项目
国家自然科学基金(11361027),江西省自然科学基金和江西省教育厅科研基金资助项目。
参考文献