左#-富足半群上的偏序
The Partial Order on Left #-Abundant Semigroups
DOI: 10.12677/pm.2025.1512303, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 刘海军, 宋 杰*:韶关学院数学与统计学院,广东 韶关
关键词: Green#-关系左#-富足半群偏序Green#-Relations Left#-Abundant Semigroup Partial Order
摘要: 本文主要研究左#-富足半群上的偏序≤。我们给出这种偏序的若干刻画和性质,并证明了左#-富足半群上偏序关于乘法的(左,右)相容性定理,这些结果推广了正则半群和富足半群上自然偏序的相关理论。
Abstract: The aim of this paper is to study the partial order ≤ on left#-abundant semigroups. We obtain several descriptions and properties for this kind of partial order and show the (left, right) compatible theorem with respect to the multiplication on left#-abundant semigroups. These results enrich the related theory with respect to the natural partial orders on regular semigroups and abundant semigroups.
文章引用:刘海军, 宋杰. 左#-富足半群上的偏序[J]. 理论数学, 2025, 15(12): 148-153. https://doi.org/10.12677/pm.2025.1512303

1. 引言

偏序是半群理论的重要概念和有用工具,许多学者讨论了不同半群上的偏序[1]-[7]。1980年,Nambooripad [1]首先研究了正则半群上的偏序。Fountain [8]在1981年定义了富足半群,这类半群是正则半群的推广。之后,Lawson [2]类比Nambooripad正则半群上的偏序定义了富足半群的自然偏序,并考虑了该偏序关于半群乘法的相容性条件。在此基础上,郭–罗[3]和郭–岑[4]分别对富足半群和rpp上的偏序作了进一步的讨论,得到较好的理论成果。受此启发,本文将引入左(右)#-富足半群和#-富足半群,它们是正则半群,左(右)富足半群以及富足半群的共同推广。若干准备知识之后,我们对左#-富足半群上的偏序开展研究,首先给出左#-富足半群上偏序 的定义和性质,然后考虑这种偏序的相容性,并证明偏序关于半群乘法的(左,右)相容性定理。最后,我们得到正则半群上的自然偏序及左富足半群上的偏序 r 与左#-富足半群上偏序 是一致的。

2. Green#-关系与偏序

下文将引用文献[8] [9]中的符号和术语,未指明的记号见文献[9]

我们熟知Green-关系 D 是研究正则半群的有效工具。为了讨论更广的半群,Fountain [8]推广Green-关系为Green -关系 D ,它们为讨论富足半群的结构和性质奠定了基础。进一步,唐[10]定义Green -关系 D ,并研究了C-wrpp半群的结构定理。一般地, 。随后,孔–岑[11]和岑–杜–郭[12]等引入Green #-关系 # # # D # 。其中,

,

,

# = # # , D # = # # .

它们虽然在形式上与Green -关系有些相似,但二者之间是有本质区别的。为叙述方便,记 a a + 为与 a 分别有 # # 关系的幂等元, L a # ( R a # ) 表示半群 S 包含 a # ( # ) -类, Reg( S ) 表示半群 S 的正则元集, E( S ) 则代表 S 的幂等元集。据[11] [12]知, # 为右同余,而 # 为左同余。一般地, # # 。若 S 是正则半群,则 = # = #

定义2.1 半群 S 称为左#-富足半群,若满足下列条件:

(1) 每个 # -类中至少含有一个幂等元;(2) 对任意 eE( R a # ) ea=a

类似地,我们可定义右#-富足半群。既左#-富足又右#-富足的半群称为#-富足半群。由定义2.1,我们可得以下结果。

命题2.2 S 为#-富足半群,若 aS eE( S ) ,则下列各款成立:

(1) ea=ae a + = a + ;特别地, a + ( ab ) + = ( ab ) +

(2) ae=a a e= a ;特别地, ( ab ) b = ( ab )

证明:由于(2)与(1)对偶,所以只证(1)。注意到 a + a=a a + ab=ab ,仅须证 ea=a 蕴含 e a + = a + 。设 ea=a ,则有 eaa 。因为 a # a + ,所以 e a + a + 。于是可知, a + e a + =e a + 。进一步,我们可得 e a + E( S ) ,从而 e a + =e a + a + = a +

类比右 -理想,称半群 S 的右理想 I 称为右#-理想,若对任意 xI R x # I 。记元素 a 生成的右#-理想为 R # ( a ) 。据[13][14]知, a # b 当且仅当 R # ( a )= R # ( b )

引理2.3 S 为左#-富足半群,则对任意 eE( S ) eS 是右#-理想,并且 R # ( e )=eS

证明:任取 aeS ,则 ea=a 。据命题2.2知, e a + = a + 。设 x R a # ,则。因此,我们有 e x + =e a + x + = a + x + = x + 。再由命题2.2得, x=ex 。即 xeS ,也就是说, R a # eS 。故 eS S 的右#-理想。另一方面, R # ( e ) 包含 e 的最小右#-理想,所以 R # ( e )eS 。注意到 eS 是由 e 生成的右理想,因而 eS R # ( e ) 。结合上述,我们可得 R # ( e )=eS

[8]知,包含 e 的最小右#-理想 R * ( e )=eS 。因此,若 S 是(左)富足半群,则由引理2.3得, * = #

一般地,半群 S 幂等元 E(S) 上的自然偏序为 ω 。即对任意 e,fE( S ) eωf 当且仅当 ef=e=fe 。下面讨论左#-富足半群上的偏序,首先我们定义 关系。

定义2.4 S 为左#-富足半群。若任给 a,bS ,则

ab 当且仅当 R # ( a ) R # ( b ) 且存在 e( E( S ) R a # ) ,使得 a=eb

命题2.5 S 为左#-富足半群,则 S 上的偏序。特别地, | E( S ) =ω

证明:据定义,自反性显然。假设 a,bS ab ba ,则存在 eE( R a # ),f( R b # ) 使得 a=eb b=fa 。由定义得 a # b ,于是,故 a=eb=b 。因此, 是反对称的。若 cS ab bc ,则存在 gE( R a # ) h( R b # ) 使得 a=gb,b=hc ,从而 a=ghc 。显然, R # ( a ) R # ( c ) 。注意到 R # ( g )= R # ( a ) R # ( b )= R # ( h ) ,于是 hg=g 。进一步可得, ghE( S ) ghg # a 。这说明 具有传递性。故 S 上的偏序。最后,据定义知, ef 当且仅当 eωf

定理2.6 S 为左#-富足半群且 a,bS ,则下列叙述等价:

(1) ab

(2) 对任意 b + R b # ,存在 a + R a # a + ω b + 使得 a= a + b

(3) 对任意 b + R b # ,存在 eE( S ) eω b + 使得 a=eb

证明:(1) (2)设 ab ,则 R # ( a ) R # ( b ) 且存在 eE( R a # ) ,使得 a=eb 。任取 fE( R b ) ,则 R # ( e )= R # ( a ) R # ( b )= R # ( f ) 。由引理2.3知, eSfS ,于是 fe=e 。进而, eωef 。即 ef # e # a 。因此, a=eb=efb= a + b

(2) (1)据假设知, a= a + b= b + a + b 。因为 R # ( a + )= R # ( b + a + ) R # ( b + ) ,所以 R # ( a )= R # ( a + ) R # ( b + )= R # ( b ) ,即 R # ( a ) R # ( b ) 。由定义得 ab 成立。

(2) (3)显然成立。

(3) (2)由假设得, ea=a ,据知, e a + = a + 。从而得, a + eE( S ) 并且 a + e # a + # a 。另一方面, a= a + a= a + eb 。注意到 a + e b + = a + e b + a + e= b + e a + e= b + e a + e= a + e

a + eω b + 。因此,(2)成立。

下面我们给出左#-富足半群及其偏序关系的例子,并画出 的Hasse图。

2.7 S 是8元素半群,它的乘法表如下图:

[9]知, S 是适当半群,自然是(左)#-富足半群,其中 E( S )={ e,f,g,h,z } # -类是 { e,a } { f,b } { g,c } { h } { z } # -类 { a,b,c,h } { e } { f } { g } { z } 。进一步得 的Hasse图:

类比([2],命题2.7),我们不难证明左#-富足半群上的偏序具备以下性质。

命题2.8 S 为左#-富足半群且 a,bS eE( S ) ,则有:

(1) 若 ae ,则 aE( S )

(2) 若 ab a # b ,则 a=b

(3) 若 ab bReg( S ) ,则 aReg( S )

3. 相容性

讨论偏序的相容性是半群序理论的重要组成部分,本节将主要讨论左#-富足半群上偏序 的(左,右)相容性。设 R 为半群 S 上的二元关系,称 R 关于乘法左(右)相容,任给 a,b,c,dS ,若 aRb 蕴含 caRcb( acRbc ) ;若 aRb,cRd 蕴含 acRbd 则称 R 关于 S 的乘法相容。易知, R 关于乘法相容当且仅当 R 左相容和右相容。

类比适当半群[9] -幂单半群[4],我们有下列半群的定义。

定义3.1 E( S ) 构成右正则带的半群 S -幂单半群;称 E( S ) 构成半格的#-富足半群为#-适当半群。

定义3.2 半群 S 称为局部半群,若任给 eE( S ) ,局部幺子半群 eSe 具有性质。

定理3.3 S 是左#-富足半群,则 右相容当且仅当 S 为局部 -幂单半群。

证明:(充分性) a,b,cS ab ,则对任给 b + E( R b # ) ,存在 a + ω( b + ) 使得 a= a + b 于是, ac= a + bc 。由于 b + bc=bc ,据命题2.2, b + ( bc ) + = ( bc ) + 。进而可得

( ( bc ) + b + ) 2 = ( bc ) + b + ( bc ) + b + = ( bc ) + b + .

另一方面,由 ( bc ) + b + ( bc ) + = ( bc ) + , ( bc ) + ( bc ) + b + = ( bc ) + b + 知, ( bc ) + b + ( bc ) + 。因为 bc # ( bc ) + ,所以 bc # ( bc ) + b + 。显然 a + , ( bc ) + b + E( b + S b + ) 。据已知 E( b + S b + ) 是右正则带知, a + ( bc ) + b + E( b + S b + ) 。注意到 a + ( bc ) + b + =( a + b + ) ( bc ) + b + 。据假设得,

( bc ) + b + a + ( bc ) + b + = b + ( bc ) + b + a + b + ( bc ) + b + = a + ( bc ) + b + .

因此, a + ( bc ) + b + ω ( bc ) + b + 。进一步, ac= a + bc # a + ( bc ) + b + ,ac= a + ( bc ) + b + ( bc ) ,从而,我们有 acbc 成立。

(必要性) eE( S ) ,只须证明 E( eSe ) 为右正则带。令 f,gE( eSe ) ,显然 fe,ge 。由 右相容得, fgg,gff 。故有 fg,gfE( eSe ) 。进而, fgfgf 成立。又因 gffgf=gfgf=gf fgfgf=fgf=gf ,所以 gffgf 。故我们有 fgf=gf 。因此 S 是局部 -幂单幺半群。

命题3.4 S 为左#-富足半群,则 左相容当且仅当对于 aS,eE( S ) hωe ,存在 fω ( ae ) + ,使得 ah=fae

证明:(必要性) 是左相容,取 aS,eE( S ) hωe 。由命题2.5知, he 。于是 ahae ,再据定理2.6,存在 fω ( ae ) + ,使得 ah=fae

(充分性) a,b,cS ab ,则存在 a + ω b + 使得 a= a + b 。注意到 | E( S ) =ω 。故 a + b + 。据假设存在 eω ( c b + ) + 使得 c a + =ec b + 。进而有 ca=c a + b=ec b + b=ecb 。因为 # 是左同余,所以 cb # c b + # ( c b + ) + 。故 cacb 。因此, 关于乘法左相容。

定义3.5 称#-富足半群 S 满足LA条件,若对任意 gω a ,存在 hω a + ,使得 ag=ha

推论3.6 S 是#-富足半群。若 关于乘法左相容,则 S 满足LA条件。

引理3.7 S 为#-富足半群,则任给 eE( S ) ,局部幺子半群 eSe 是#-富足半群。

证明:仅证 eSe 为左#-富足半群。对偶,我们可证得 eSe 是右#-富足半群。设 aeSe ea=a 。据命题2.2知, e a + = a + 。于是 a + eE( S ) a + e a + # a 。由于 # ,所以 a + e # a 。注意到 ( a + e )a= a + a=a a + e=e a + eeSe 。因此, eSe 为左#-富足半群。

定理3.8 设#-富足半群 S 满足LA条件,则 相容当且仅当 S 为局部#-适当半群。

证明:(充分性) S 为局部#-适当半群。令 a,bS ab ,对任给 b + E( S ) ,存在 a + ω b + 使得 a= a + b 。因此对任意 cS ca=c a + b 。注意到 c b + =c b + b + ,据命题2.2可得, ( c b + ) b + = ( c b + ) 。易得, b + ( c b + ) ω b + 。考虑到 b + S b + 是#-适当半群并且 a + , b + ( c b + ) E( b + S b + ) ,故 b + ( c b + ) a + = a + b + ( c b + ) = a + ( c b + ) E( S ) 。进一步,我们有

( ( c b + ) a + ( c b + ) ) 2 = ( c b + ) a + ( c b + ) ( c b + ) a + ( c b + ) = ( c b + ) a + ( c b + ) a + ( c b + ) = ( c b + ) a + ( c b + ) .

因此 ( c b + ) a + ( c b + ) ω ( c b + ) 。据假设 S 满足LA条件,故存在 fω ( c b + ) + 使得 f( c b + )=( c b + ) ( c b + ) a + ( c b + ) 。于是

c a + =( c b + ) b + ( c b + ) a + =( c b + ) ( c b + ) a + b + ( c b + ) =( c b + ) ( c b + ) a + ( c b + ) =f( c b + )

从而, ca=c a + b=f( c b + )b=fcb 。又因 cb # c b + # ( c b + ) + ,从而 cacb 。再据定理3.3, 也是右相容的。故 关于半群 S 的乘法相容。

(必要性)假设 关于 S 乘法相容,据定理3.3得, S 是局部 -幂单半群。因此,对任意 eE( S ) E( eSe ) 构成右正则带。注意到 | E( S ) =ω ,所以 ω E( eSe ) 上相容。据([7],定理1.1), E( eSe ) 是局部逆幺子半群。由于 eE( eSe )e=E( eSe ) ,故 E( eSe ) 构成半格。再结合引理3.7得, eSe 是#-适当半群。即 S 为局部#-适当半群。

4. 应用

据([10],定理6.1.2)知,正则半群 S 上的自然偏序为: ab 当且仅当 R( a )R( b ) eE( R a ) ,使得 a=eb 。由上文知,若 S 是正则半群,则 # = 。故正则半群上的自然偏序 与左#-富足半群上的偏序 定义等价。如果 S 是左富足半群,则 * = # 。由于左富足半群 S 上的偏序为: a r b 当且仅当 R * ( a ) R * ( b ) eE( R a * ) ,使得 a=eb 。同样可得,左富足半群 S 的偏序 r 与左#-富足半群上的偏序 定义等价。因此,据定理3.3得[4]的相关结论。

推论4.1 S 是正则(左富足)半群,则 右相容当且仅当 S 为局部 -幂单半群。

[3] [4]可知,满足LA条件的富足半群是左IC富足半群,而正则半群本身满足LA条件。另一方面,#-适当半群是逆半群和适当半群的共同推广,因此由定理3.8,我们可得[4] [10]的相关结果。

推论4.2 S 是左IC富足半群,则 r 相容当且仅当 S 为局部适当半群;若 S 是正则半群,则 相容当且仅当局部逆半群。

[2] [15]知,例2.7的半群 S 为左IC适当半群,且 E( S ) 为半格。任意局部幺半群 eSe 构成半格,因此, S 是(#-)适当的局部逆半群。故 关于乘法相容。

基金项目

韶关市科技局支持科研工作者项目(230324098034834);韶关学院自然科学类重点科研项目(SZ2023KJ09)和韶关学院博士科研启动配套项目(406-9900045702)。

NOTES

*通讯作者。

参考文献

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