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¿Puede el conjunto vacío servir como universo de un semigrupo (es decir, un conjunto equipado con una operación binaria asociativa)?

El título de mi pregunta es más un representante de mi pregunta más general.

En Un curso de álgebra universal (buen material!) Me encontré en la definición 1.3 que el universo de un álgebra no está vacío.

Es claro para mí que esto es inevitable si hay nullary operaciones, pero ¿por qué también exigir que este si que no es el caso?

Uptil no pude encontrar ventajas para que, mientras que yo podría encontrar desventajas.

Por ejemplo, algunas categorías (por ejemplo, uno de los conjuntos y la de semigroups) "suelto" de su objeto inicial.

Así que mi pregunta es:

"¿Qué podría mal si permitimos que las álgebras de tener un universo?"

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user2318170 Puntos 160

En primer lugar, quiero reiterar mi comentario anterior a la OP, creo que ese vacío estructuras deben permitir siempre, tanto en álgebra universal y en el modelo de la teoría. Nada va muy mal cuando los incluyen.

Pero me deja jugar al abogado del diablo por un momento y señalar una cosa que podría parecer ir mal: ultraproducts (ver Secciones IV.6 y V. 2 en Burris y Sankappanavar). Deje $(A_i)_{i\in I}$ ser una familia de álgebras, indexados por el conjunto de $I$, y deje $U$ ser un ultrafilter en $I$. A continuación, el ultraproduct se define como el cociente del producto $\prod_{i\in I} A_i$ por la congruencia $\theta_U$, definido por $((a_i), (b_i))\in \theta_U$ si y sólo si $\{i\in I\mid a_i = b_i\}\in U$.

Ahora que realmente nos gusta tener Łoś del teorema, que dice (en un caso especial) que una identidad se mantiene en el ultraproduct si y sólo si el conjunto de factores sobre los que se sostiene es en $U$. Pero observe que si alguna $A_i$ está vacío, el producto de la $A_i$ está vacía, por lo que el ultraproduct está vacía. Ahora Łoś del teorema puede fallar: por ejemplo, suppse $U$ es un no-director de ultrafilter, una $A_{i^*}$ está vacía, y todos los otros $A_i$ tiene al menos $2$ elementos. A continuación, la identidad de $x = y$ retenciones en la ultraproduct (vacuously), pero el conjunto de $i\in I$ que tiene en $A_i$ es el singleton $\{i^*\}$, que no es en $U$.

Pero esto sólo significa que estamos usando la definición incorrecta de ultraproduct! La definición correcta es: $$\prod_{i\in I} A_i/U = \varinjlim_{X\in U} \prod_{i\in X} A_i.$$ Aquí nos fijamos en cada conjunto $X\subseteq I$ en el ultrafilter, y tomar la $X$-indexada producto $\prod_{i\in X} A_i$. Siempre que $Y\subseteq X$, tenemos un mapa de proyección $\pi^X_Y$ de la $X$-indexada producto a la $Y$-indexada producto. El sistema resultante de los productos y la conexión de los mapas se dirige (desde $U$ es un filtro), y tomamos la dirigida colimit.

Esta definición da una ultraproduct que es isomorfo a la antigua, en el caso de todos los de la $A_i$ son no vacíos. Pero le da un no-vacío ultraproduct cuando el conjunto de no-vacío factores es en $U$, y permite demostrar Łoś del teorema en este contexto.

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Brent Kerby Puntos 3669

No hay nada de malo en permitir que el transportista de un álgebra de vacío. Podría decirse que es una forma más natural y enfoque moderno para permitir que las estructuras de vacío en general. La Wikipedia definiciones de álgebra y semigroup, por ejemplo, no excluyen esta posibilidad. No es raro, sin embargo, especialmente en los textos más antiguos, para ver un requisito de que las estructuras de estar vacía, lo que crea algunas manchas en la teoría, como usted ha observado.

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Geoff Jacobsen Puntos 31

Que el conjunto vacío sea válido proviene del hecho de que las leyes de asociatividad y también conmutatividad están satisfechas, como $$\forall a,b\in A: ab=ba.$ $. Esto significa que $$\forall a\forall b[ a\in A\wedge b\in A\Rightarrow ab=ba].$ $ Esta afirmación completa es verdadera si la premisa es falsa, como en el caso $A=\emptyset$ .

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