„Zéruselem” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][nem ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Legobot (vitalap | szerkesztései)
a Bot: 4 interwiki link migrálva a Wikidata d:q1468740 adatába
Nincs szerkesztési összefoglaló
1. sor:
{{más|Neutrális elemNulla_(egyértelműsítő_lap)}}
{{más|Neutrális_elem}}
{{nincs forrás}}
A '''''zéruselem''''' a [[matematika|matematikában]] az [[algebra]]i [[Matematikai struktúra|struktúrák]] elméletének egyik alapvető fogalma. Egy kétváltozós műveletre nézve a művelet alaphalmazának valamely elemét akkor nevezzük zéruselemnek, ha bármelyik másik elemen ezzel a kitüntetett elemmel bármelyik oldalról végezve a műveletet, ezt a kitüntetett elemet kapjuk vissza.
 
A [[Matematika|matematikában]], a '''zéruselem''' egy általánosítása a [[nulla]] számnak, más algebrai szerkezetekre. Ezek az általánosítások néha teljesen visszavezethetőek az ugyanarra a koncepcióra, néha nem feleltethető meg ilyen kapcsolat egyértelműen.
* Egy lehetséges formális definíció a következő: adott egy <math> U </math> [[halmaz]] és egy <math> * : U \times U \mapsto U </math> kétváltozós ''(bináris)'' [[művelet]].
Tehát bármely a,b ∈ U elemekhez tartozik egyetlen *''(a,''''b)'' = ''a''*''b'' = ''c'' ∈ U elem. Ekkor az ''z'' ∈ U elem '''''zéruselem''''' a * bináris műveletre nézve, ha tetszőleges ''x'' ∈ U elemre érvényes: ''x''*''z'' = ''z''*''x'' = ''z.''
* Egy másik definíció a [[grupoid]]-[[transzláció (algebra)|transzláció]] fogalmára alapoz: eszerint a ''z'' ∈ U elem akkor neutrális eleme az (U,*) grupoidnak, ha a ''z'' elemhez tartozó ''Tj'' <sub>''z''</sub> és ''Tb'' <sub>''z''</sub> jobb oldali és bal oldali transzlációk egyaránt az U feletti, minden elemhez ''z''-t rendelő [[konstans függvény|konstans függvénnyel]] egyenlőek, azaz ha tetszőleges ''x'' ∈ U elemre ''Tj'' <sub>''z''</sub> (''x'') = ''z'' és ''Tb'' <sub>''z''</sub>(''x'') = ''z.'' Minthogy ''Tj'' <sub>''z''</sub> (''x'') := ''x''*''z'' és ''Tb'' <sub>''z''</sub> (''x'') = ''z''*''x,'' ez tényleg az előző definícióval ekvivalens.
 
==Additív neutrális elemek==
== Egyértelműség ==
Az additív neutrális elem az összeadás [[neutrális elem|neutrális eleme]]. Ez az elem teljesíti a {{nowrap|0 + ''x'' {{=}} ''x''.}} egyenletet. Példák ilyen elemekre, különböző rendszerekben:
*A '''[[nullvektor]]''' a [[vektor]] összeadásban.
*A '''nullfüggvény''' vagy '''null leképezés''', tehát a {{nowrap|''z''(''x'') {{=}} 0,}} a függvények összeadásánál, {{nowrap|(''f'' + ''g'')(''x'') {{=}} ''f''(''x'') + ''g''(''x''),}} mivel {{nowrap|''z'' + ''f'' {{=}} ''f''.}}
*Az '''[[Üres halmaz|üres halmaz]]''' a [[Unió_(halmazelmélet)|halmazok összeadásában]].
*Egy '''üres szummafügvény'''.
*Egy '''[[Initial and terminal objects|initial object]]''' a [[Kategória (matematika)|kategóriaelméletben]].
 
==Abszorbáló elemek==
{{lektor-szakasz}}
Az abszorbáló elemek a szorzás során "elnyelik" a másik operandust, vagyis {{nowrap|0 × ''x'' {{=}} 0.}}
A neutrális elem egyértelmű (legfeljebb egy van belőle az alaphalmazban). Ugyanis ha ''z,''''u'' ∈ U neutrális elemek, akkor '''''z'''''*''u'' = ''u''*'''''z''''' = '''''z'''''; mivel ''z'' neutrális; és ''z''*'''''u''''' = '''''u'''''*''z'' = '''''u''''', mivel ''u'' is neutrális, így ''z'' = ''u.''
*Az '''[[Üres halmaz|üres halmaz]]''', amely elnyeli az elemeket a [[Descartes-szorzat]] során, mivel {} × ''S'' = {}
*A '''nullfüggvény''' vagy '''null leképezés''', tehát: {{nowrap|''z''(''x'') {{=}} 0,}} a függvények szorzása során, {{nowrap|(''f'' × ''g'')(''x'') {{=}} ''f''(''x'') × ''g''(''x''),}} mivel {{nowrap|''z'' × ''f'' {{=}} ''z''.}}
A legtöbb abszorbáló elem additív neutrális elem is, pl.: az üres halmaz és a null függvény.
 
==A legkisebb elem==
== Féloldali zéruselemek ==
A '''[[legkisebb elem]]''' a [[részbenrendezett halmaz|részbenrendezett halmazban]] vagy egy [[Háló (matematika)|hálóban]] tekinthető zéruselemnek is, és 0-val vagy a ⊥ jellel jelölik.
 
==Zéró modulus==
Ha csak ''x''*''z'' = ''z'' teljesül, de ''z''*''x'' = ''z'' nem ''feltétlenül;'' akkor ''z'' neve '''''jobb(oldali) zéruselem''''', ha meg csak ''z''*''x'' = ''z'' (de ''x''*''z'' = ''z'' nem minden ''x''-re), akkor a neve '''''bal(oldali) zéruselem'''''. Persze ''z'' akkor és csak akkor zéruselem, ha bal- és és jobb oldali zéruselem is egyszerre.
A [[zéró modulus]] egy olyan [[Modulus (matematika)|modulus]] ami egyetlen elemet tartalmaz, az additív [[Neutrális elem|neutrális]] elemet. A zéró modulus, modulus mivel zárt gyűrűt alkot az összeadásra és a szorzásra nézve.
 
==Zéró ideál==
Míg a zéruselem egyértelmű, addig a féloldali zéruselemek többen is lehetnek. Sőt létezik olyan művelet, mely végtelen alaphalmazának minden eleme féloldali neutrális [[#Példák|(ld. 10. példa)]].
A [[zéró ideál]] egy <math>R</math> [[Gyűrű (matematika)|gyűrűben]] a <math>\{ 0 \}</math> [[Ideál (gyűrűelmélet)|ideál]], tehát egy olyan részhalmaz ami csak az additív neutrális elemet tartalmazza.
 
==Nullmátrix==
Ha egy elem bal oldali zéruselem, de nem zéruselem, akkor valódi bal oldali zéruselemnek nevezzük, hasonlóan ha jobb oldali zéruselem, de nem kétoldali, akkor valódi jobb oldali zéruselemnek.
A [[nullmátrix]] egy olyam mátrix amelynek minden eleme [[0 (szám)|nulla]]. Példák nullmátrixokra:
 
:<math>
Megjegyezzük, hogy ha egy műveletre nézve van jobb oldali ''j'' és van bal oldali ''b'' zéruselem, akkor ezek szükségképp egyenlőek, és így van zéruselem, hiszen ''x''*''j'' = j miatt ''b''*''j'' = ''j,'' ugyanakkor ''b''*''x'' = ''b'' miatt ''b''*''j'' = ''b.'' Azaz ''b''*''j'' = ''j'' = ''b.''
0_{1,1} = \begin{bmatrix}
0 \end{bmatrix}
,\
0_{2,2} = \begin{bmatrix}
0 & 0 \\
0 & 0 \end{bmatrix}
,\
0_{2,3} = \begin{bmatrix}
0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 \end{bmatrix}
,\
</math>
 
Egy ''m''&times;''n'' mátrix és egy <math>K \,</math> [[Gyűrű (matematika)|gyűrű]] <math>K_{m,n} \,</math> [[Modulus (matematika)|modulust]] formál. A nullmátrix <math>0_{K_{m,n}} \, </math> egy mátrix <math>K_{m,n} \, </math>-ben aminek minden eleme <math>0_K \, </math> ahol <math>0_K \, </math> jelöli <math>K \,</math>, additív neutrális elemét.
Ebből következően
* egy műveletre nézve akkor és csak akkor létezik zéruselem, ha létezik egy bal oldali és egy jobb oldali zéruselem (mert ekkor ezek szükségképp egyenlőek).
* Bármely műveletre bármely ''x'' ∈ U esetén a következő lehetőségek közül egy és csak egy teljesül:
** ''x'' valódi bal oldali zéruselem (s ekkor nincs jobb oldali zéruselem, tehát zéruselem sincs);
** ''x'' valódi jobb oldali zéruselem (s ekkor nincs bal oldali zéruselem, tehát zéruselem sincs);
** ''x'' (kétoldali) zéruselem (s ekkor nincs valódi zéruselem).
 
:<math>
== Példák ==
0_{K_{m,n}} = \begin{bmatrix}
0_K & 0_K & \cdots & 0_K \\
0_K & 0_K & \cdots & 0_K \\
\vdots & \vdots & & \vdots \\
0_K & 0_K & \cdots & 0_K \end{bmatrix}
</math>
 
Ez a nullmátrix az additív neutrális elem a <math>K_{m,n} \, </math> modulusban, vagyis minden <math>A \in K_{m,n} \, </math>-re teljesül, hogy:
# Az [[egész szám]]ok körében értelmezett [[legnagyobb közös osztó]] műveletének zéruseleme a 1.
# Az egész számok körében értelmezett [[legkisebb közös többszörös]] műveletének zéruseleme a 0.
# egy U halmaz [[hatványhalmaz]]a felett értelmezett unió műveletének a zéruseleme maga az U; mert <math> A \subseteq U </math> esetén <math> A \cup U = U </math>;
# egy U halmaz hatványhalmaza felett értelmezett metszet műveletének a zérusneutrális eleme <math> \empty </math> [[üres halmaz]]
# Egy U halmaz hatványhalmaza felett értelmezett [[szimmetrikus differencia]] műveletének zéruseleme az <math> \empty </math> üres halmaz;
# a [[valós számok]] <math> \mathbb{R} </math> halmaza felett értelmezett összeadás műveletének nincs zéruseleme; de a szorzás műveletének van zéruseleme, a 0;
# Olyan műveleteket sem nehéz elképzelni, melyek alaphalmazának minden eleme féloldali – vagy mind jobb oldali-, vagy mind bal oldali- – zéruselem. Legyen <math> U={a_{1} , a_{2} , a_{3}} </math> (az egyszerűség kedvéért 3 elemből áll, de hasonlóan megvalósítható akárt végtelen sok elemmel is). A következő [[művelettábla|művelettáblával]] defimiált két * <sub> b </sub> és * <sub> j </sub> művelet abszolúte jól definiált művelet (magyarázat a táblázatokhoz: az x elemmel jelölt sor és az y elemmel jelölt oszlop kereszteződésében álló cellába írtuk az x*y elemet):
 
:<math>0_{K_{m,n}}+A = A + 0_{K_{m,n}} = A</math>
{|align=center
||
{| border=1 align=left
|-
|| * <sub> b </sub> || '''a''' <sub> 1 </sub> || '''a''' <sub> 2 </sub> || '''a''' <sub> 3 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 1 </sub> || a <sub> 1 </sub> || a <sub> 1 </sub> || a <sub> 1 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 2 </sub> || a <sub> 2 </sub> || a <sub> 2 </sub> || a <sub> 2 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 3 </sub> || a <sub> 3 </sub> || a <sub> 3 </sub> || a <sub> 3 </sub>
|}
|| ||
{| border=1 align=center
|-
|| * <sub> j </sub> || '''a''' <sub> 1 </sub> || '''a''' <sub> 2 </sub> || '''a''' <sub> 3 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 1 </sub> || a <sub> 1 </sub> || a <sub> 2 </sub> || a <sub> 3 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 2 </sub> || a <sub> 1 </sub> || a <sub> 2 </sub> || a <sub> 3 </sub>
|-
|| '''a''' <sub> 3 </sub> || a <sub> 1 </sub> || a <sub> 2 </sub> || a <sub> 2 </sub>
|}
|}
 
Tehát az történik, hogy ha például ''b'' bal oldali zéruselem, akkor az f(''x'')= ''b''*''x'' = ''b'' függvény (ezt egyébként az (U,*) [[grupoid]] ''b'' elem szerinti bal oldali '''''transzláció'''''jának szokás nevezni) a konstans ''b'' értékű leképezés az alaphalmazon. Ez az észrevétel az alapja a zéruselem több mint kétváltozós műveletekre való általánosításának.
 
Mineden ''m''&times;''n''-es dimenzióhoz és egy gyűrűhöz pontosan egy ilyen mátrix tartozik, ezért gyakran csak úgy hivatkoznak rá mint ''a'' nullmátrix. Általában csak 0-val jelölik mindenféle egyéb index nélkül.
== Általánosítás ==
 
A nullmátrix megfeleltethető egy lineáris transzformációnak ami minden vektorhoz a nullvektort rendeli.
Legyen adott egy U halmaz és egy <math> f \left( x _{1} , x _{2} , \cdots, x _{n} \right) : U ^{n} \mapsto U </math> homogén n-változós művelet (n>1).
 
==Nulltenzor==
Definiáljuk az (U, f) struktúra (ez nem nevezhető [[grupoid]]nak, mert a művelet nem feltétlenül kétváltozós) ''y'' ∈ U elemhez tartozó i-edik (1 ≤ i ≤ n) '''''transzláció'''''ját, <math> f_{y} </math> -t a következőképp: <math> f_{y} \left( x_{1} , x_{2} , \cdots, x_{i-1} , x_{i+1}, \cdots , x_{n} \right) : </math> <math> U^{n-1} \mapsto U ; </math> <math> \forall x_{j} \in U: f_{y} \left( x_{1} , x_{2} , \cdots, x_{i-1} , x_{i+1}, \cdots , x_{n} \right) = f \left( x_{1} , x_{2} , \cdots, x_{i-1} , y , x_{i+1}, \cdots , x_{n} \right) </math> (itt <math> j \in \left\{ 1, 2, \cdots , i-1, i+1, \cdots , n \right\} </math> ). Tehát ez egy n-1-változós homogén művelet, mely úgy keletkezik, hogy f i-edik változóját rögzítjük.
A nulltenzor egy olyan [[tenzor]] aminek minden eleme [[0 (szám)|nulla]]. Az elsőrendő nulltenzor a nullvektor.
Ekkor a <math> z \in U </math> elemet a művelet i-edik változójára nézve zéruselemnek nevezzük, ha <math> f _{ z } \left( \underline{x} \right) = z </math> tetszőleges <math> \underline{x} \in U^{n-1} </math> esetén.
 
Tenzorok szorzásánál bármely tenzor szorozva bármely nulltenzorral nulltenzort eredményez. Nulltenzor hozzáadása nem változtat az eredeti tenzoron(tehát a nulltenzor ennek a műveletnek az additív inverze is).
Tehát ha az i-edik változót rögzítjük, mégpedig értéke ''z,'' akkor ez el is dönti a függvény értékét, az konstans z lesz.
 
==Zérusosztó==
Ha U minden eleme zéruselem az f i-edik változójára, az azt jelenti, hogy a függvény összes többi változója ''fiktív.''
A '''[[zérusosztó]]''' egy ''R'' [[Gyűrű (matematika)|gyűrűben]] egy nemnegatív elem, ''a'' ∈ ''R'' úgy, hogy ''ab'' = 0 bármely nemnulla ''b'' ∈ ''R''-re.
 
==Kapcsolat a neutrális elemmel==
Az i-edik változóra nézve zéruselem fogalma a féloldali zéruselem általánosítása (egy bal oldali zéruselem egy kétváltozós művelet első változójára nézve zéruselem, míg egy jobb oldali zéruselem a másodikra nézve). A (kétoldali) zéruselem fogalmának általánosítása pedig homogén n-áris művelet esetén a minden változóra nézve zéruselem fogalma (nevezhetnénk mondjuk pán-zéruselemnek): ez olyan elem, amely tetszőleges i ∈ {1,2,…,n} esetén az f i-edik változójára nézve is zéruselem
 
Az additív neutrális elem, és az abszorbáló elemek sok rendszerben megegyeznek a zéruselemmel, de ez nem szükségszerűen igaz.
Az i-edik változóra nézve zéruselem fogalma könnyedén általánosítható inhomogén műveletre is. A pán-zéruselem fogalmának ez esetben azonban már általában nincs értelme.
 
== Lásd még ==
* [[Neutrális elem]]
* [[Grupoid]]
 
*[[Nulla]] mint általános, nem matematikai koncepció.
{{Portál|matematika}}
*[[Neutrális elem]], egy másik fontos tulajdonságú elem ami különböző absztrakciókban más és más.
 
{{DEFAULTSORT:Zeruselem}}
[[Kategória:Műveleti tulajdonságok]]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/wiki/Zéruselem