Важную роль в математике играет множество подалгебр данной алгебры относительно отношения включения . Оно образует полную решётку с некоторыми характерными свойствами. Понятие замыкания также играет важную роль в алгебре и топологии. В данной дипломной работе рассматриваются основные свойства систем замыканий на множествах, взаимосвязь систем замыканий с операторами замыкания и соответствиями Галуа. Соответствия Галуа представляют собой достаточно интересный класс объектов. Они возникли и получили своё название из теории Галуа, но спустя некоторое время стали применяться не только в самой теории, но и во многих других областях математики. В данной работе соответствия Галуа будем рассматривать в качестве одного из наиболее важных примеров систем замыканий.

Целью квалификационной работы является изучение абстрактных систем замыканий на множестве.

Задачи:

1. рассмотреть понятие системы замыкания, проиллюстрировать это понятие на примерах;

2. сформулировать и доказать теорему о взаимосвязи между системами замыканий и операторами замыкания;

3. рассмотреть понятие алгебраических систем замыканий, сформулировать и доказать теорему об описании структуры алгебраических систем замыканий;

4. рассмотреть понятие соответствия Галуа, примеры соответствий Галуа. Установить связь соответствий Галуа с системами замыканий.

Исходя из цели и задач, дипломная работа состоит из пяти параграфов. В качестве первого шага введём необходимые определения и докажем ряд простых предложений. Этому отводится параграф 1.

В параграфе 2 докажем основную теорему об операторе замыканий, которая даёт прямой выход на соответствия Галуа.

В параграфе 3 сформулируем и докажем одну из наиболее важных теорем о структуре алгебраических систем замыканий.

Параграф 4 будет полностью посвящен соответствиям Галуа: определение, основные примеры и их связь с системами замыканий.

Последний параграф посвящен решению задач.

Основной литературой при написании квалификационной работы стали монографии Кона П. ([1]) и Куроша А. Г. ([2], [3]). Остальные источники ([4], [5], [6], [7]) использовались как дополнительная справочная литература.

Для удобства в данной работе использованы следующие обозначения:

? - начало доказательства;

^ - конец доказательства.

В работе принята сквозная двойная нумерация примеров, где первое число - номер параграфа, а второе - номер примера в параграфе.

Основными результатами работы являются:

1. доказательство теоремы о взаимосвязи между системами замыканий и операторами замыкания: Каждая система замыканий D на множестве A определяет оператор замыкания ? на A по правилу ?(X) = ?{Y D | YX}. Обратно, каждый оператор замыкания ? на A определяет систему замыканий D = {XA | ?(X) = X}.

2. доказательство теоремы о структуре алгебраических систем замыканий: Система S(A) подалгебр универсальной алгебры A является алгебраической системой замыканий. Обратно, если дана алгебраическая система замыканий D на множестве A, то для подходящего множества алгебраических операций Щ можно определить такую структуру универсальной алгебры на A, что S(A) = D.

3. установление связи соответствий Галуа с системами замыканий на конкретных примерах.

4. решение задач.

§1. Основные понятия и примеры

Понятие упорядоченного множества является фундаментальным для современной теоретико-множественной математики, поэтому первым делом ведём именно это понятие и понятия с ним связанные.

Определение 1. Пусть L - непустое множество с бинарным отношением , которое является рефлексивным, транзитивным и антисимметричным. Тогда введенное отношение - отношение порядка. Множество L - упорядоченное множество.

Определение 2. Упорядоченное множество, в котором два элемента сравнимы, называется линейно-упорядоченным множеством или цепью.

Определение 3. Решеткой называется упорядоченное множество, в котором любые два элемента имеют точную верхнюю и точную нижнюю грани.

В качестве второго шага введём те определения и предложения, которые непосредственно связаны с темой дипломной работы и которыми будем пользоваться в дальнейшем.

Определение 4. Пусть A - произвольное множество и B (A) - его булеан, то есть множество всех его подмножеств. Будем рассматривать некоторые подмножества булеана B (A), или системы подмножеств множества A. Система D   подмножеств множества A называется системой замыканий, если само множество A принадлежит D   и система D   замкнута относительно пересечений, то есть

?Y D   для любой непустой подсистемы YD.

Так как система замыканий замкнута относительно произвольных пересечений, то из предложения 1 следует, что система замыканий является полной решеткой (относительно упорядоченности по включению). Но это не обязательно подрешетка в B (A), так как операция объединения в D, вообще говоря, отлична от этой операции в B (A).

Одним из примеров системы замыканий является следующий:

Пример 1.1: Система всех подгрупп группы G является системой замыканий, так как G является подгруппой в G и пересечение любого непустого семейства подгрупп группы G само будет подгруппой в G.

Введем ещё одно важное понятие - понятие оператора замыкания на множестве.

Определение 5. Оператором замыкания на множестве A называется отображение ? множества B (A) в себя, которое подчиняется следующим трём аксиомам:

J. 1. X?(X);

J. 2. Если , то ?(X)?(Y);

J. 3. ??(X) = ?(X)

для всех X, YB (A).

Для каждой системы замыканий D на множестве A можно определить оператор замыкания ? равенством

?(X) = ?{YD | YX} для всех XA.

Отметим, что группа аксиом J. 1 - J. 3 является независимой. Покажем это.

Приведём пример отображения, при котором выполняются аксиомы J. 2, J. 3, а аксиома J. 1 не выполняется. Каждому подмножеству X множества A поставим в соответствие пустое множество. Очевидно, что при таком задании оператора не выполняется лишь первая аксиома.

Отображение ?, при котором выполняются только аксиомы J. 1, J. 2, определим так. Пусть A = {a, b, c}, опишем оператор ? следующим образом: каждому элементу поставим в соответствие множество, состоящее из самого этого элемента и элемента, находящегося рядом с ним. Пустое и само множество A при этом отображении переходят в себя:

, AA;

{a}{a, b}, {b}A, {c}{b, c};

{a, b}A, {a, c}A, {b, c}A.

Очевидно, что первая и вторая аксиомы выполняются, а третья не выполняется, так как ??(a) = A?{a, b} = ?(a).

Пример отображения, при котором не выполняется только аксиома J. 2 следующий. Пусть A = {a, b, c}. Отображение ? зададим так: пустое, все двухэлементные подмножества и само множество A переходят в себя, а всем одноэлементным подмножествам поставим в соответствие множество A:

, AA;

{a}A, {b}A, {c}A;

{a, b}{a, b}, {a, c}{a, c}, {b, c}{b, c}.

Очевидно, что аксиома J. ...