삼진환
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1. 개요
삼진환은 3항 연산과 두 개의 상수(0, 1)로 정의되는 대수 구조로, 특정 공리들을 만족한다. 평면 삼진환은 삼진환의 한 유형으로, 사영 평면을 구성하는 데 사용된다. 삼진환은 두 개의 이항 연산(덧셈과 곱셈)을 정의할 수 있으며, 이 연산들을 통해 유사군, 루프, 그리고 유사군을 구성할 수 있다. 삼진환은 사영 평면의 좌표화에 사용되며, 선형 삼진환, 데카르트 군, 준체, 반체, 그리고 평면 근체와 같은 관련 대수 구조가 존재한다. 1941년 마셜 홀에 의해 처음 소개되었다.
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삼진환 | |
---|---|
평면 삼항환 | |
유형 | 대수적 구조 |
분야 | 기하학, 특히 사영기하학 |
정의 | |
구성 요소 | 집합 R 삼항 연산 T: R³ → R |
표기 | (R, T) |
삼항 연산 | T: R³ → R |
특징 | |
주요 특징 | 사영 평면의 점과 선의 대수적 표현에 사용됨 사영 평면의 구조 연구에 기여 |
역할 | 사영 평면의 데자르그 정리 만족 여부와 관련 |
예시 | |
예시 | 체 (대수학) 준체 반체 데자르그 평면 |
설명 | 다양한 종류의 사영 평면 구성에 사용 |
참고 | |
관련 개념 | 사영 평면, 데자르그 정리 |
응용 | 암호학, 코딩 이론 |
2. 정의
삼진환 은 다음과 같은 데이터로 주어진다.
- 는 3항 연산이다.
- 및 는 상수(0항 연산)이다.
이는 다음 공리들을 만족시켜야 한다.
- 임의의 에 대하여,
- 임의의 에 대하여, 만약 라면, 인 가 유일하게 존재한다.
- 임의의 에 대하여, 인 가 유일하게 존재한다.
- 임의의 에 대하여, 만약 라면, 다음 연립 방정식은 유일한 해 를 갖는다.
- :
- :
'''평면 삼진환'''은 구조로, 여기서 은 0과 1이라고 불리는 적어도 두 개의 서로 다른 원소를 포함하는 집합이고, 는 다음 다섯 가지 공리를 만족하는 매핑이다:[2]
# ;
# ;
# 에 대해, 를 만족하는 유일한 가 존재한다;
# 에 대해, 를 만족하는 유일한 가 존재한다; 그리고
# 에 대해, 방정식 는 유일한 해 를 가진다.
이 유한할 때, 셋째 및 다섯째 공리는 넷째 공리가 존재할 경우 서로 동등하다.[3]
가 여전히 처음 두 공리를 만족하도록 에서 다른 쌍 (0', 1')을 찾을 수 없다.
2. 1. 삼진환의 공리
'''평면 삼진환'''은 (R, T) 구조로, 여기서 R은 0과 1이라고 불리는 적어도 두 개의 서로 다른 원소를 포함하는 집합이고, T는 다음 다섯 가지 공리를 만족하는 삼항 연산이다.[2]- T(a,0,b)=T(0,a,b)=b, 모든 a, b ∈ R;
- T(1,a,0)=T(a,1,0)=a, 모든 a ∈ R;
- 모든 a, b, c, d ∈ R, a ≠ c에 대해, T(x,a,b) = T(x,c,d)를 만족하는 유일한 x ∈ R가 존재한다;
- 모든 a, b, c ∈ R에 대해, T(a,b,x) = c를 만족하는 유일한 x ∈ R가 존재한다;
- 모든 a, b, c, d ∈ R, a ≠ c에 대해, 방정식 T(a,x,y) = b, T(c,x,y) = d는 유일한 해 (x,y) ∈ R2를 가진다.
R이 유한할 때, 셋째 및 다섯째 공리는 넷째 공리가 존재할 경우 서로 동등하다.[3]
T가 여전히 처음 두 공리를 만족하도록 R2에서 다른 쌍 (0', 1')을 찾을 수 없다.
3. 성질
"이항 연산"은 반드시 결합적이지 않다. 이를 강조하기 위해 연산자는 둥근 괄호로 표시한다(즉, 아래는 직합이나 텐서 곱 등이 아니다).
삼진환 이 주어졌을 때, 다음과 같은 두 연산을 정의할 수 있다.
:
:
여기서 은 항등원 0을 갖는 유사군이며, 은 항등원 1을 갖는 유사군이다.
삼진환 이 주어졌을 때, 덧셈은 다음과 같이 정의한다.
:
구조 는 항등원 0을 갖는 루프이다.[4]
삼진환 이 주어졌을 때, 곱셈은 다음과 같이 정의된다.
:
즉, 곱셈은 삼항 연산에서 세 번째 항을 0으로 고정하여 정의한다.
은 항등원 1을 갖는 유사군을 이룬다.
집합 는 이 곱셈에 대해 닫혀 있다. 구조 는 항등원 1을 갖는 루프이다.
:.
나눗셈환 가 주어졌을 때, 삼항 연산 를 정의하면 삼진환을 이룬다.[9] 평면 삼진환 에서 모든 에 대해 로 표현될 수 있다면, 이 삼진환을 "선형"이라고 한다.[9] 예를 들어, 준체(quasifield)에 연관된 평면 삼진환은 선형이다.[9]
3. 1. 특별한 이항 연산
삼진환 이 주어졌을 때, 다음과 같은 두 연산을 정의할 수 있다.:
:
여기서 은 항등원 0을 갖는 유사군이며, 은 항등원 1을 갖는 유사군이다.
3. 1. 1. 덧셈
삼진환 이 주어졌을 때, 덧셈은 다음과 같이 정의한다.:
구조 는 항등원 0을 갖는 루프이다.[4]
3. 1. 2. 곱셈
wikitext삼진환 이 주어졌을 때, 곱셈은 다음과 같이 정의된다.
:
즉, 곱셈은 삼항 연산에서 세 번째 항을 0으로 고정하여 정의한다.
은 항등원 1을 갖는 유사군을 이룬다.
집합 는 이 곱셈에 대해 닫혀 있다. 구조 는 항등원 1을 갖는 루프이다.
:.
3. 2. 선형 삼진환
나눗셈환 가 주어졌을 때, 삼항 연산 를 정의하면 삼진환을 이룬다.[9] 평면 삼진환 에서 모든 에 대해 로 표현될 수 있다면, 이 삼진환을 "선형"이라고 한다.[9] 예를 들어, 준체(quasifield)에 연관된 평면 삼진환은 선형이다.[9]3. 3. 삼진환에 대응하는 사영 평면
모든 삼진환은 사영 평면을 정의하며, 역으로 모든 사영 평면은 삼진환으로 좌표화될 수 있다.== 사영 평면 구성 ==
삼진환 이 주어졌을 때, 이에 대응하는 사영 평면 을 구성할 수 있다. 점과 직선의 집합은 각각 다음과 같다.
:
이 사이의 인접 관계
:는 다음과 같다.
:
:
:
:
:
:
:
:
또한,
:은 그 속의 사각형을 이룬다.
사각형이 주어진 모든 사영 평면은 항상 위와 같은 꼴로 구성될 수 있다.
서로 다른 두 삼진환이 동형의 사영 평면을 정의할 대수적 필요충분조건이 알려져 있다.[16]
평면 삼항환 가 주어지면 다음과 같이 점 집합 ''P''와 선 집합 ''L''을 사용하여 사영 평면을 구성할 수 있다:[5][6] (참고로, 는 에 없는 추가 기호이다.)
다음과 같이 정의한다.
- , 및
- .
그런 다음, 에 대해 다음과 같이 사건 관계 를 정의한다.
:
:
:
:
:
:
:
:
:
적절한 평면 삼항환에서 시작하여 모든 사영 평면은 이 방식으로 구성될 수 있다. 그러나 두 개의 비동형 평면 삼항환은 동형 사영 평면의 구성을 초래할 수 있다.
== 사영 평면의 좌표화 ==
반대로, 임의의 사영 평면 π가 주어지면, 같은 선 위에 있지 않은 네 점, 즉 ''o'', ''e'', ''u'', ''v''를 선택하여, 이 특수 점에 다음과 같은 좌표를 부여하도록 π에 좌표를 도입할 수 있다: ''o'' = (0,0), ''e'' = (1,1), ''v'' = () 및 ''u'' = (0).[7] 이제 삼항 연산은 좌표 기호( 제외)에 대해 다음과 같이 정의된다. 점 (''x'',''y'')가 (''a'')와 (0,''b'')를 연결하는 선 위에 있는 경우에만 ''y'' = T(''x'',''a'',''b'')이다. 사영 평면을 정의하는 공리는 이것이 평면 삼항환을 제공함을 보여주는 데 사용된다.
3. 3. 1. 사영 평면 구성
삼진환 이 주어졌을 때, 이에 대응하는 사영 평면 을 구성할 수 있다. 점과 직선의 집합은 각각 다음과 같다.:
이 사이의 인접 관계
:는 다음과 같다.
:
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:
:
:
:
:
또한,
:은 그 속의 사각형을 이룬다.
사각형이 주어진 모든 사영 평면은 항상 위와 같은 꼴로 구성될 수 있다.
서로 다른 두 삼진환이 동형의 사영 평면을 정의할 대수적 필요충분조건이 알려져 있다.[16]
평면 삼항환 가 주어지면 다음과 같이 점 집합 ''P''와 선 집합 ''L''을 사용하여 사영 평면을 구성할 수 있다:[5][6] (참고로, 는 에 없는 추가 기호이다.)
다음과 같이 정의한다.
- , 및
- .
그런 다음, 에 대해 다음과 같이 사건 관계 를 정의한다.
:
:
:
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:
적절한 평면 삼항환에서 시작하여 모든 사영 평면은 이 방식으로 구성될 수 있다. 그러나 두 개의 비동형 평면 삼항환은 동형 사영 평면의 구성을 초래할 수 있다.
반대로, 임의의 사영 평면 π가 주어지면, 같은 선 위에 있지 않은 네 점, 즉 ''o'', ''e'', ''u'', ''v''를 선택하여, 이 특수 점에 다음과 같은 좌표를 부여하도록 π에 좌표를 도입할 수 있다: ''o'' = (0,0), ''e'' = (1,1), ''v'' = () 및 ''u'' = (0).[7] 이제 삼항 연산은 좌표 기호( 제외)에 대해 다음과 같이 정의된다. 점 (''x'',''y'')가 (''a'')와 (0,''b'')를 연결하는 선 위에 있는 경우에만 ''y'' = T(''x'',''a'',''b'')이다. 사영 평면을 정의하는 공리는 이것이 평면 삼항환을 제공함을 보여주는 데 사용된다.
3. 3. 2. 사영 평면의 좌표화
삼진환 이 주어졌을 때, 이에 대응하는 사영 평면 을 구성할 수 있다. 점과 직선의 집합은 각각 다음과 같다.:
이 사이의 인접 관계
:
는 다음과 같다.
:
:
:
:
:
:
:
:
또한,
:
은 그 속의 사각형을 이룬다.
사각형이 주어진 모든 사영 평면은 항상 위와 같은 꼴로 구성될 수 있다.
서로 다른 두 삼진환이 동형의 사영 평면을 정의할 대수적 필요 충분 조건이 알려져 있다.[16]
평면 삼항환 가 주어지면 다음과 같이 점 집합 ''P''와 선 집합 ''L''을 사용하여 사영 평면을 구성할 수 있다:[5][6] (참고로, 는 에 없는 추가 기호이다.)
다음과 같이 정의한다.
- , 및
- .
그런 다음, 에 대해 다음과 같이 사건 관계 를 정의한다.
:
:
:
:
:
:
:
:
:
적절한 평면 삼항환에서 시작하여 모든 사영 평면은 이 방식으로 구성될 수 있다. 그러나 두 개의 비동형 평면 삼항환은 동형 사영 평면의 구성을 초래할 수 있다.
반대로, 임의의 사영 평면 π가 주어지면, 같은 선 위에 있지 않은 네 점, 즉 ''o'', ''e'', ''u'', ''v''를 선택하여, 이 특수 점에 다음과 같은 좌표를 부여하도록 π에 좌표를 도입할 수 있다: ''o'' = (0,0), ''e'' = (1,1), ''v'' = () 및 ''u'' = (0).[7] 이제 삼항 연산은 좌표 기호( 제외)에 대해 다음과 같이 정의된다. 점 (''x'',''y'')가 (''a'')와 (0,''b'')를 연결하는 선 위에 있는 경우에만 ''y'' = T(''x'',''a'',''b'')이다. 사영 평면을 정의하는 공리는 이것이 평면 삼항환을 제공함을 보여주는 데 사용된다.
4. 관련 대수 구조
덧셈 루프가 결합적(따라서 군)인 선형 PTR은 '''데카르트 군'''이라고 한다. 데카르트 군에서 다음과 같은 사상
:, 및
:
는 일 때 순열이어야 한다. 데카르트 군은 덧셈에 대해 군을 이루므로 덧셈 연산에는 간단히 "+"를 사용한다.
준체는 우분배 법칙을 만족하는 데카르트 군이다.
:.
준체에서의 덧셈은 교환적이다.
반체는 좌분배 법칙도 만족하는 준체이다.
:
'''평면 근체'''는 곱셈 루프가 결합적인 준체(따라서 군)이다. 모든 근체가 평면 근체는 아니다.
4. 1. 데카르트 군
덧셈이 결합적인 선형 삼진환은 '''데카르트 군'''이라고 한다. 데카르트 군에서 다음과 같은 사상:, 및
:
는 일 때 순열이어야 한다. 데카르트 군은 덧셈에 대해 군을 이루므로 덧셈 연산에는 간단히 "+"를 사용한다.
준체는 우분배 법칙을 만족하는 데카르트 군이다.
:.
준체에서의 덧셈은 교환적이다.
반체는 좌분배 법칙도 만족하는 준체이다.
:
4. 2. 준체 (Quasifield)
준체는 우분배 법칙:
을 만족하는 데카르트 군이다. 임의의 준체에서 덧셈은 가환이다.
4. 3. 반체 (Semifield)
준체는 우분배 법칙:
을 만족하는 데카르트 군이다. 임의의 준체에서 덧셈은 가환이다.
반체는 좌분배 법칙
:
도 만족하는 준체이다. 즉, 반체는 양측 분배 법칙을 만족하는 데카르트 군이다.
4. 4. 평면 근체 (Planar Near-field)
평면 근체는 곱셈 루프가 결합적인 준체(따라서 군)이다. 모든 근체가 평면 근체는 아니다.5. 역사
1941년에 마셜 홀(Marshall Hall)이 사영 평면을 연구하기 위하여 삼진환의 개념 및 “삼진환”(ternary ring)이라는 용어를 도입하였다.[17] 이름과 달리, 삼진환은 환이 아니다.
일부 문헌에서 이 개념은 “삼진체”(三進體, ternary field영어) 또는 “평면 삼진환”(平面三進環, planar ternary ring영어) 등으로 불린다.
6. 렌츠-발로티 분류
참조
[1]
참고문헌
1943
[2]
참고문헌
1973
[3]
참고문헌
1973
[4]
참고문헌
1959
[4]
참고문헌
1968
[4]
참고문헌
1968
[4]
참고문헌
1973
[4]
참고문헌
1975
[4]
참고문헌
1972
[5]
논문
Recent Advances in the Foundations of Euclidean Plane Geometry
The American Mathematical Monthly
1955
[6]
참고문헌
1943
[7]
참고문헌
1943
[7]
참고문헌
1968
[8]
참고문헌
1968
[9]
PlanetMath
Veblen-Wedderburn system
[10]
학술지
On ''d''-dual hyperovals in ''PG''(2''d'',2)
https://hdl.handle.n[...]
京都大学数理解析研究所
2008-04
[11]
학술지
有限単純群の分類
https://doi.org/10.1[...]
日本数学会
1982
[12]
논문
Recent Advances in the Foundations of Euclidean Plane Geometry
1955
[13]
웹사이트
Lenz types
http://www.math.uni-[...]
Universität Kiel
2011-01-17
[14]
문서
Prieß-Crampe V.5: Lenz-Barlotti-Klassifizierung angeordneter projektiver Ebenen
[15]
웹사이트
Lenz Barlotti
http://www.math.uni-[...]
Universität Kiel
2011-12-25
[16]
저널
A necessary and sufficient condition so that two planar ternary rings induce isomorphic projective planes
2004-09
[17]
저널
Projective planes
1943
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