En boolesk ring är en ring R sådan att för alla element a , som tillhör R gäller att a ² = a , det vill säga elementen är idempotenta .
Egenskaper
En boolesk ring är kommutativ, vilket kan bevisas med utgångspunkt från dess definition. Låt elementen a och b tillhöra R . Då fås:
(
a
+
b
)
2
=
a
+
b
{\displaystyle (a+b)^{2}=a+b}
vilket medför att,
a
2
+
a
b
+
b
a
+
b
2
=
a
+
b
.
{\displaystyle a^{2}+ab+ba+b^{2}=a+b.}
Förenkling ger att,
a
+
a
b
+
b
a
+
b
=
a
+
b
{\displaystyle a+ab+ba+b=a+b}
.
Efter det att ekvationens båda led subtraherats med
a
+
b
{\displaystyle a+b}
fås att
a
b
+
b
a
=
0
{\displaystyle ab+ba=0}
.
Detta samband ger att
a
b
=
− − -->
b
a
{\displaystyle ab=-ba}
och även, om
b
{\displaystyle b}
ersätts med
a
{\displaystyle a}
, att
a
a
+
a
a
=
0
{\displaystyle aa+aa=0}
.
Alltså,
0
=
a
a
+
a
a
=
a
2
+
a
2
=
a
+
a
=
2
a
{\displaystyle 0=aa+aa=a^{2}+a^{2}=a+a=2a}
varur man får att,
2
a
=
0
{\displaystyle 2a=0}
och att,
a
=
− − -->
a
{\displaystyle a=-a}
.
Således är ringens karakteristik = 2 och den additiva inversen till
a
{\displaystyle a}
är
a
{\displaystyle a}
, dvs
a
{\displaystyle a}
är invers till sig själv.
Ringens kommutativitet ges av att,
a
b
=
− − -->
b
a
=
b
a
{\displaystyle ab=-ba=ba}
.
Symmetrisk differens
Om potensmängden till en mängd M , är
2
M
=
{
X
;
X
⊆ ⊆ -->
M
}
{\displaystyle 2^{M}=\{X;X\subseteq M\}}
, där
X
{\displaystyle X}
är en delmängd till
M
{\displaystyle M}
, så är
2
M
{\displaystyle 2^{M}}
en boolesk ring med symmetrisk differens
Δ Δ -->
{\displaystyle \,\Delta \,\,}
, motsvarande det logiska konnektivet XOR , som addition och snitt
∩ ∩ -->
{\displaystyle \cap }
, motsvarande det logiska konnektivet AND , som multiplikation.
Allmänt gäller att varje boolesk ring
(
R
,
⋅ ⋅ -->
,
+
,
− − -->
,
0
,
1
)
{\displaystyle (R,{\cdot },{+},{-},0,1)}
är isomorf med en boolesk algebra
(
R
,
∧ ∧ -->
,
∨ ∨ -->
,
¬ ¬ -->
,
0
,
1
)
{\displaystyle (R,{\land },{\lor },{\neg },0,1)}
med definitionerna:
a
∨ ∨ -->
b
=
a
+
b
+
a
b
{\displaystyle a\lor b=a+b+ab}
a
∧ ∧ -->
b
=
a
b
{\displaystyle a\land b=ab}
¬ ¬ -->
a
=
a
+
1
{\displaystyle \neg a=a+1}
.
Med ovanstående räkneregler är
(
Z
2
,
+
,
⋅ ⋅ -->
,
0
,
1
)
{\displaystyle (Z_{2},{+},{\cdot },0,1)}
en boolesk algebra .
En boolesk ring och en boolesk algebra är således ekvivalenta begrepp.[ 1]
Varje delring och kvotring av en boolesk ring, är en boolesk ring.
Referenser
Israel Nathan Herstein, Topics in Algebra, Blaisdell Publishing Company, Waltham Massachusetts 1964.
John B. Fraleigh, A First Course in Abstract Algebra, Addison-Wesley, New York 1967.
Geoffrey Hunter, Metalogic. An Introduction to the Metatheory of Standard First-Order Logic, MacMillan, London 1971.
Noter
^ B.L. van der Waerden, Algebra. Springer-Verlag, Berlin 1936.