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El único lazo de $L$ (quasigroup con la unidad) de la orden de $5$ satisfacción $x^2 = 1$ todos los $x \in L$

Recordemos que un quasigroup es un par $(Q, \ast)$ donde $Q$ es un conjunto y $\ast$ es un producto binario $$\ast: Q \times Q \to Q$$ satisfying the Latin square property, namely that for all $x, y \in P$ there is a unique $\de P$ such that $y = ax$ and a unique $b \en Q$ such that $y = x b$, or equivalently, that the multiplication table of $\ast$ is a Latin square. A quasigroup $(Q, \ast)$ is a loop iff it has an identity element, that is an element $1$ such that $1\ast x = x = x\ast 1$ for all $x \Q$.

Esta pregunta indaga acerca de la construcción de un bucle $(L, \ast)$ sobre un conjunto $L$ de los cinco elementos (indicar $L = \{1, a, b, c, d\}$) que satisface la involución de la condición de $x^2 = 1$ todos los $x \in L$. Mi respuesta no muestra que solo hay un bucle isomorfismo; su tabla de multiplicación es: $$ \begin{array}{c|ccccc} \ast & 1 & a & b & c & d \\ \hline 1 & 1 & a & b & c & d \\ a & a & 1 & c & d & b \\ b & b & d & 1 & a & c \\ c & c & b & d & 1 & a \\ d & d & c & a & b & 1 \end{array}.$$ (Tenga en cuenta que es no asociativo, como $(ab)d = a \neq ac = a(bd)$.)

Incluso sin la involución de la condición, en este ejemplo es mínima en el sentido de que cualquier lazo de la orden de $< 5$ es en realidad un grupo. (Hasta el isomorfismo hay seis bucles de orden $5$: Este, el grupo de $(\mathbb{Z}_5, +)$, y otros cuatro no grupos).

Por tanto, y dado que este es un ejemplo tanto de mínima y única, es natural preguntar:

Hay más informativo, interesante forma de ver la estructura de bucle $\ast$ $L$ que a través de su tabla de multiplicar? Es decir, surge de forma natural en algún otro valor?

3voto

Jon Mark Perry Puntos 4480

Hay 4 cuasi-grupos de cuaterniones, estrictamente $abc, adb, acd, bdc$, (par, impar, par, impar permutaciones de 3 de $abcd$)$xy=z, yz=x, zx=y, (xy)z=x(yz)=1$.

Pueden ser visualizadas en 4 tetraédrica gráficos, con $x\to y$ lo que implica que nos siga la flecha, de lo contrario, siga el borde en blanco.

Quasi-group order 5 on 4 tetrahedral directed graphs

Estos pueden ser combinados en un tetraedro con cada cara del dado de las agujas del reloj o en sentido anti-horario spin (todas las caras tienen el mismo giro, en este caso, visto desde fuera el tetraedro). La adición de la identidad consiste en la adición bidireccional bordes y bucles.

La idea puede extenderse a otros sólidos con 3 bordes por vértice, por ejemplo, el cubo y el dodecaedro.

1voto

Jon Mark Perry Puntos 4480

Podemos empezar definiendo $ab=c$ y también tenga en cuenta que si tenemos los cuatro elementos distintos como $\{w,x,y,z\}$, entonces si $wx=y, xw=z$ $xw$ es el único elemento no utilizado. También tienen la propiedad de que:

$$ab=c, bc=a, ca=b.$$

Using the 'opposite' rule, we therefore have:

$$ba=d, cb=d, ac=d.$$

We can now deduce the remaining operations, using the definition of a Latin Square.

$ad=b$ (from $ab=c$ and $ac=d$), so also $bd=c$ and $cd=a.$

with the corresponding opposites:

$$da=c, db=a, dc=b.$$

There are a few other points of interest: $(xy)x=y$, $(ab)(ca)=(cb)$, and if $y\ne z$ then $(xy)z=y(zx)$.

I wrote a JavaScript program, which originally was going to parse expressions from $L$, pero por el momento sólo muestra las tablas de multiplicar por 3 elementos.

<!DOCTYPE html>
<html>
<title>Quasigroup Explorer</title>
<style>
span {
width:200px;
height:32pt;
white-space:pre;
display:block;
}
#input {
background-color:red;
}
#output {
background-color:blue;
}
#parse {
text-align:center;
font:24pt tahoma;
background-color:green;
}
</style>
<body onkeydown='span();'>
<span id='input' ></span>
<span id='output' ></span>
<span id='parse' onclick='parse();'>parse</span>
</body>
<script>

mult=new Array;
mult[0]=[0,1,2,3,4];
mult[1]=[1,0,3,4,2];
mult[2]=[2,4,0,1,3];
mult[3]=[3,2,4,0,1];
mult[4]=[4,3,1,2,0];

function span(e) {
var key=event.keyCode;
if (key!=48 && key!=49 && key!=57 && key!=65 && key!=66 && key!=67 && key!=68 && key!=32) return;
var inp=input.textContent;
var chr='';
if (key=='48') chr=')';
if (key=='49') chr='1';
if (key=='57') chr='(';
if (key=='65') chr='a';
if (key=='66') chr='b';
if (key=='67') chr='c';
if (key=='68') chr='d';
if (key==32 && inp.length>0)  inp=inp.slice(0,-1);
inp+=chr;
input.textContent=inp;
}

function parse() {
var brk=0;
var inp=input.textContent;
var inpl=inp.length;
var i;
for (i=0;i<inpl;i++) if (inp[i]=='(') brk++;
}

out='';
c0=0;c4=0;
for (a=0;a<5;a++)
for (b=0;b<5;b++)
for (c=0;c<5;c++) {
x=mult[mult[a][b]][c];
out+='('+a+''+b+')'+c+'='+x+'<br>';
x=mult[b][mult[c][a]];
out+=b+'('+c+''+a+')='+x+'<br>';
}
output.innerHTML=out;

/* original
out='';
c0=0;c4=0;
for (a=0;a<5;a++)
for (b=0;b<5;b++)
for (c=0;c<5;c++) {
x=mult[mult[a][b]][c];
out+='('+a+''+b+')'+c+'='+x+'<br>';
if (x==0) c0++;
if (x==4) c4++;
x=mult[a][mult[b][c]];
out+=a+'('+b+''+c+')='+x+'<br>';
}
output.innerHTML=out;
*/

</script>
</html>

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