半群DOn中理想的秩和相關(guān)秩

羅 永 貴

(貴州師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550001)

0 引 言

一個有限半群S的秩通常定義為rank(S)=min{A:A?S, 〈A〉=S}, 半群S及其子半群V之間的相關(guān)秩定義為

r(S,V)=min{A:A?S,A∩V=?, 〈A∪V〉=S}.

對于有限半群的秩及其相關(guān)秩的研究目前已有許多結(jié)果[1-10].

設(shè)[n]={1,2,3,…,n}(n≥3)并賦予自然數(shù)的大小序.Tn與Sn分別表示[n]上的全變換半群和對稱群, Singn=TnSn是[n]上的奇異變換半群. 設(shè)α∈Singn, 若對任意的x,y∈[n],x≤y?xα≤yα, 則稱α是保序的. 記On為[n]上的保序有限奇異變換半群. 若對任意的x,y∈[n],x≤y?xα≥yα, 則稱α是反序的. 記Dn為[n]上所有反序變換構(gòu)成的集合. 令DOn=On∪Dn. 顯然,DOn是Singn的子半群, 稱為保反序有限奇異變換半群. 記

LD(n,r)={α∈DOn: Imα≤r} (1≤r≤n-1),

本文在文獻[1-3]的基礎(chǔ)上考慮保反序有限奇異變換半群DOn的雙邊理想LD(n,r)的秩及其相關(guān)秩, 證明了如下結(jié)果:

定理1設(shè)n≥3, 1≤r≤n-1, 則Jr是LD(n,r)的生成集, 即LD(n,r)=〈Jr〉.

1 預(yù)備知識

設(shè)P,Q是自然序集[n]的非空子集, 若對任意的a∈P,b∈Q有a

Kerα={(x,y)∈[n]×[n]:xα=yα},

對任意的t∈Imα,tα-1表示t的原象集. 設(shè)α∈LD(n,r), 如果xyα-1. 若Imα=k(1≤k≤r≤n-1), 則由保反序性容易驗證α有如下表示法(稱為α的標準表示):

其中每個Ai(i=1,2,…,k-1,k)都是凸集, 并且A1A2>…>Ak-1>Ak,a1

為敘述方便, 這里引用Green-等價關(guān)系[11]. 文獻[3]對半群LD(n,r)的L,R,J有如下刻劃: 對任意的α,β∈LD(n,r),

(α,β)∈L ? Imα=Imβ,

(α,β)∈R ? Kerα=Kerβ,

(α,β)∈J ? Imα=Imβ.

LD(n,1)?LD(n,2)?…?LD(n,n-2)?LD(n,n-1)=DOn.

本文未定義的術(shù)語及符號參見文獻[12-17].

2 定理的證明

引理1J1?J2·J2.

情形1) 若a=1, 令

則β,γ∈J2且α=βγ.

情形2) 若a=n, 令

則β,γ∈J2且α=βγ.

情形3) 若1

則β,γ∈J2且α=βγ.

引理2對2≤k≤r-1, 2≤r≤n-1, 有Jk?Jk+1·Jk+1.

證明: 對任意的α∈Jk, 設(shè)α的標準表示為

這里每個Ai(i=1,2,…,k-1,k)都是凸集, 并且A1A2>…>Ak-1>Ak,a1

由于2≤k≤r-1≤n-2, 因此必存在i∈{1,2,…,k-1,k}, 使得Ai≥2. 若α是保序的, 則記x=minAi; 若α是反序的, 則記x=maxAi. 下面分3種情形證明存在β,γ∈Jk+1, 使得α=βγ.

情形1) 若a1≠1, 令

則β,γ∈Jk+1且α=βγ.

情形2) 若ak≠n, 令

則β,γ∈Jk+1且α=βγ.

情形3) 若a1=1且ak=n, 結(jié)合2≤k≤n-2知, 存在j∈{2,3,…,k-1,k}, 使得aj-aj-1>1.

① 如果i

則β,γ∈Jk+1且α=βγ.

② 如果i=j, 令

則β,γ∈Jk+1且α=βγ.

③ 如果i>j, 令

則β,γ∈Jk+1且α=βγ.

2.1 定理1的證明

由引理1和引理2可知, 對任意的α∈LD(n,r)都可以表示為LD(n,r)的頂端J-類Jr中秩為r的元素的乘積或α∈Jr. 即Jr是LD(n,r)的生成集,LD(n,r)=〈Jr〉.

引理3設(shè)α,β∈LD(n,r), 若(α,β),(α,αβ)∈J, 則(αβ,β)∈L, (α,αβ)∈R.

證明: 設(shè)α,β∈LD(n,r), 若(α,β),(α,αβ)∈J, 則Imα=Imβ=Im(αβ). 再由Im(αβ)?Imβ, Kerα?Ker(αβ)與Xn的有限性知, Im(αβ)=Imβ, Kerα=Ker(αβ), 即(αβ,β)∈L, (α,αβ)∈R.

注意到當(dāng)r=1時, J1中共有n個L-類和1個R-類, 且每個H=R∩L僅有一個保序的元素, 因此, 有:

推論2設(shè)自然數(shù)n≥3, 則rank(LD(n,1))=n.

2) 這m個冪等元都是保序變換.

其次, 對任意的α∈Jr, 分兩種情形驗證α∈〈M〉, 即Jr?〈M〉.

1) 若存在i,j∈{1,2,…,m-1,m}, 使得Kerα=Kerαi, Imα=Imαj.

① 若α是保序的, 則當(dāng)i

α=αiαi+1…αm-1αmα1α2α3…αi-1αi…αm-1αm;

當(dāng)i=j=m時, 有α=αmα1α2α3…αm-1αm; 當(dāng)i=jj時, 有

α=αiαi+1…αm-1αmα1α2α3…αi-1αiαi+1…αm-1αmα1α2…αj-1αj.

② 若α是反序的, 則當(dāng)i

α=αiαi+1…αj-1αj…αm-1αmα1α2…αi-1αiαi+1…αj-1αj;

當(dāng)i

α=αiαi+1…αm-1αmα1α2…αi-1αi;

當(dāng)i>j時, 有α=αiαi+1…αm-1αmα1α2…αj-1αj.

① 若α是保序的, 則當(dāng)j=1時, 有β=βi; 當(dāng)2≤j≤m時, 有

α=αjαj+1…αm-1αmα1α2…αj-1αjαj+1…αm-1αmβi.

② 若α是反序的, 則當(dāng)1≤j≤m時, 有α=αjαj+1…αm-1αmβi.

2.2 定理2的證明

2.3 定理3的證明

當(dāng)1≤l

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