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我们知道,每个完全0-单半群都同构于一个I×Λ Rees矩阵半群
$\mathscr{M}^0$ [G;I,Λ;P][1].而I×Λ自然可以作成一个矩形带,本文引用文献[2]和文献[3]中关于完全单半群的记法,给出了关于完全0-单半群的Rees矩阵定理的一个简明刻画.文中未介绍的符号及记号请读者参见文献[1].令S为一个半群.
引理1[1] 若a,b∈S,(a,b)∈ℝ,且s,s′∈S1满足as=b,bs′=a,则右平移ρs|La,ρs′|Lb是分别从La到Lb和Lb到La的保持ℝ-类的互逆双射.
引理2[1] 若a,b∈S,(a,b)∈
$\mathscr{L}$ ,且t,t′∈S1满足ta=b,t′b=a,则左平移λt|Ra,λt′|Rb是分别从Ra到Rb和Rb到Ra的保持$\mathscr{L}$ -类的互逆双射.引理3[1] 若a,b∈S,且(a,b)∈
$\mathscr{D}$ ,则ab∈Ra∩Lb当且仅当La∩Rb含有一个幂等元.引理4[1] 每个I×Λ Rees矩阵半群
$\mathscr{M}^0$ [G;I,Λ;P]是完全0-单半群.引理5[1] 在S的正则
$\mathscr{D}$ -类中,每个$\mathscr{L}$ -类和ℝ-类含有幂等元.引理6[1] 每个矩形带都同构于笛卡尔积I×Λ上乘法如下定义的半群:
引理7 令B为半群S的一个
$\mathscr{D}$ -类中$\mathscr{H}$ 关系的代表元形成的集合.在B上定义乘法运算则(B,*)形成一个矩形带.
证 首先,上述乘法定义合理.又因为
所以(B,*)形成一个矩形带.
令G是单位元为e的群,B是一个矩形带,其中矩形带中每一个元素a都对应着0-群G0中的一个元素pa,称该对应为夹心矩阵,简记为P=(pa)a∈B.若对∀a∈B,∃b∈B,使得pab≠0,对∀a∈B,∃c∈B,使得pca≠0,则称P是正则的.令
定义T上的乘法运算:
引理8 上述T是一个完全0-单半群.
证 设B同构于笛卡尔积I×Λ按引理6做成的矩形带,改记夹心矩阵P中的元素pa为pλi,其中a=(i,λ)∈B,则P=(pa)a∈B的正则性保证了P=(pλi)的正则性.定义映射
如下:
显然ψ为双射,下证ψ为同态映射.任取x,y∈T,若x,y中有零元,则显然有
现令
若
则有
那么
且
否则,
所以ψ为T到(I× G× Λ)∪{0}的同构映射,由引理4,T为完全0-单半群.
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定理1 令G0是一个0-群,B是一个矩形带,其中矩形带中每一个元素a都对应着G0中元素pa,设P=(pa)a∈B是正则的,
且定义S上的乘法如(1)式与(2)式.则S是一个完全0-单半群.
反过来,每一个完全0-单半群均可如此构造.
证 据引理8,定理前半部分已经证明,为了证明定理的后半部分,令S是含有本原幂等元e的完全0-单半群.我们有
引理9[1] Re=eS\{0}.
引理10 Le=Se\{0}.
引理11 S只有两个
$\mathscr{D}$ -类,分别是{0}和D=S\{0},且S是正则的.证 设a≠0,因为S是0-单半群,所以(a,e)∈
$\mathscr{J}$ ,因此存在x,y∈S使得据引理9和10,(e,xe)∈
$\mathscr{L}$ ,(e,ey)∈ℝ,据引理3,(xe)(ey)∈Rxe∩Ley,所以(a,e)∈$\mathscr{D}$ ,也即S\{0}是一个$\mathscr{D}$ -类.因为D=S\{0}含有幂等元e,所以D是正则的,因此S是正则的.
顺便指出,文献[1]是在下述两个引理的基础上证明S的正则性的,而在下述两个引理中,如果没有S的正则性,那么a∈aS或a∈Sa并不显然.
引理12[1] 对于每个0≠a∈S,Ra=aS\{0}.
引理13[1] 对于每个0≠a∈S,La=Sa\{0}.
令
B为S\{0},按引理7的方式构造矩形带,并约定He中的代表元选为e.对任意a∈B,定义
当pa≠0时,据引理12和13有
因此,矩形带B中每一个元素a都对应着0-群He0中的一个元素pa.据引理3,(3)式成立当且仅当Ha中含有一个幂等元.据引理5,D=S\{0}中每一个
$\mathscr{L}$ -类和ℝ-类至少含有一个幂等元,因此P=(pa)a∈B是正则的.据引理8,(B×G)∪{0}形成完全0-单半群.定义映射如下:
因为
所以
据引理2,g|→(a*e)g是He到Ha*e的双射.类似地,因为
所以
据引理1,h|→h(e*a)是Ha*e到Ha的双射,所以φ是双射.
以下验证φ是同态映射:任取x,y∈(B×G)∪{0},若x,y中有零元,则显然有
现令
若
即
则有
且
否则,
综上,φ是从(B×G)∪{0}到S的同构映射.