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极大代数

(2021-07-05 10:00:05) 百科综合

极大代数

函式代数亦称一致代数。一类重要的交换巴拿赫代数。设R是紧豪斯多夫空间Ω上的连续函式全体C(Ω)的闭子代数,如果R含有常值函式且可分离Ω中的点(即对任何ω1,ω1∈Ω,ω1≠ω2,有f∈R使得f(ω1)≠f(ω2)),则称R为函式代数。

极大代数(max-algebra)是一类函式代数。设A是C(Ω)中的函式代数,如果对任何函式代数B,只要B⊃A便必有B=C(Ω)或B=A成立,则称A是极大代数。极大代数在函式代数理论中起着重要的作用。

基本介绍

  • 中文名:极大代数
  • 外文名:max-algebra
  • 领域:数学
  • 性质:函式代数
  • 对应词:极小代数
  • 推广:双子代数

函式代数

亦称一致代数。一类重要的交换巴拿赫代数。设R是紧豪斯多夫空间Ω上的连续函式全体C(Ω)的闭子代数,如果R含有常值函式且可分离Ω中的点(即对任何ω1,ω1∈Ω,ω1≠ω2,有f∈R使得f(ω1)≠f(ω2)),则称R为函式代数。函式代数是20世纪50年代迅速发展起来的一个分支.它与解析函式论、多複变函数论、函式逼近论等有密切关係。

极大代数

极大代数是一类函式代数。设A是C(Ω)中的函式代数,如果对任何函式代数B,只要B⊃A便必有B=C(Ω)或B=A成立,则称A是极大代数。极大代数在函式代数理论中起着重要的作用。
也是一类描述离散变迁时间特性的代数系统。记为D={R-,⊕,⊗},它定义于R-=R∪{ε},其中R为实数集,ε-∞,并对a,b∈R-分别用a⊕bmax{a,b}和a⊗ba+b来定义其加法和乘法。这两种运算满足结合律、交换律及乘法对加法的分配律,ε为加法零元,e0为乘法幺元,从而对之可以建立常规的算术运算系统。由于其加法具幂等性a⊕a=a,而且没有逆运算减法,极大代数又有许多独特的性质。事实上,它是介于格和线性代数之间的一种代数系统。
由于实际问题中经常遇到求“最长路径”、决定某事件发生时刻的若干个前提事件的“最迟发生时刻”等运算,均可方便地用极大代数表示,从而它已成为相应问题有力的描述和分析工具。它的基本思想自1954年开始即有人提出,而后由英国康宁汉-格林(Cuninghame-Green,R.)建立了完整的理论体系。
在上述运算基础上,可类似地定义极大代数上的矩阵运算和线性多变数系统的形式描述,并研究相应的矩阵本徵值问题,系统的周期行为、稳定性、反馈控制、实现理论等基本问题。这些问题在各种离散事件过程、时间层次模型的分析、设计、控制中有重要套用。
与极大代数类似,可定义极小代数、极大-极小代数以及更一般的双子代数。相应的R-可改为=R∪{+∞},或者整数集的扩充Z-=Z∪{-∞}或=Z∪{+∞}。

极小代数

布尔代数用语。在{0,1}上定义全序≤:0≤0,0≤1,1≤1。则<{0,1},≤>是一布尔代数,称此布尔代数为极小布尔代数。
布尔代数又称“逻辑代数”,是英数学家、逻辑学家布尔(George Boole 1815-1864)所创立的一个代数系统。布尔认为,逻辑关係和某些数学运算甚为类似,代数系统可以有不同的解释,把解释推广到逻辑领域,就可以构成一种思维的演算。他在其着作《逻辑的数学分析》(1847年)及《思维规律》(1854年)中引进了逻辑代数基本概念,构成了一个抽象代数系统。用这种系统可以较容易地处理传统逻辑所不能处理的逻辑问题。布尔对他的代数系统给了四种解释:一种是类演算,两种是命题演算,一种是机率演算。
经过后来数学家的进一步改进,布尔代数成为如下的一个数学系统:设B是一个至少有两个元素的集合,其中定义两种运算:+(逻辑加法)。*(逻辑乘法),B中元素对于这两种运算,如果满足下面公理:对任意的x,y,z∈B,
公理1:x+y=y+x;x*y=y*x
公理2:x*(y+z)=(x*y)+(x*z)
x+(y*z)=(x+y)*(x+z)
公理3:B中有元素0和1满足:
x+0=x;x*1=x;
公理4:对任意x∈B,有x′∈B,使
x+x′=1;x*x′=0;则称B为一个布尔代数。
例如,令B={0,1},让1表示真命题,0表示假命题,定义+运算如下:
0+0=0;0+0=1;1+0=1;1+1=1;定义*运算如下:
0*0=0;0*1=0;1*0=0;1*1=1;
则它表示的就是一个命题代数系统。由于有1+1=1,它不同于一般的代数系统。
在布尔代数的基础上,人们又发展了开关代数。开关代数在组合电路、电路网路中有极大的套用价值。

推广——双子代数

双子代数是极大代数的推广。常记为代数系统D=(D,⊕,⊗)。在集合D上定义的运算“加法”(⊕)和“乘法”(⊗)满足:
1.结合律;
2.加法交换律;
3.乘法对加法的左、右分配律;
4.存在零元ε,对ᗄa∈D有
a⊕ε=a, a⊗ε=ε⊗a=ε;
5.存在幺元e,有e⊗a=a⊗e=a;
6.加法具幂等性a⊕a=a.
进而称双子为完备的,若其对任意无限多元的“和”封闭且乘法对此无限和具分配律。又称双子为阿基米德的,若ᗄa,b∈D,均有c,d∈D,使有a⊗c≥b, d⊗a≥b,这里≥号意为x≥y⇔x⊕y=x,这时亦称yx∧y为x,y之交.交与和是对偶运算。还可称双子为分配的,若其“和”对“无限交”及“交”对“无限和”的分配律均成立。基于上述运算可以建立双子代数上的矩阵和线性系统模型,并研究其“线性”代数性质和动态行为反馈控制等问题。
双子代数的系统研究和套用始于康宁汉-格林(Cuninghame-Green,R.)和科恩(Cohen,G.)等人。其具体形式有多种,较重要者如极大(小)代数、2-D域≪γ,δ≫代数等.它们适用于描述和分析具确定性时间的离散事件过程,诸如柔性製造系统、计画调度系统等。

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