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Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho Matema´tica Discreta Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 1 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Roteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 2 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Introduc¸a˜o I Algumas vezes, propriedades matema´ticas ou operac¸o˜es semelhantes podem ser observadas em contextos diferentes. I Modelos matema´tica sa˜o utilizados para capturar essas propriedades comuns. I Esses modelos sa˜o expressos atrave´s de estruturas matema´ticas: conjuntos + operac¸o˜es sobre esses conjuntos. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 2 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Introduc¸a˜o Considere algumas das identidades da lo´gica proposicional e conjuntos abaixo. Voceˆ alguma estrutura em comum entre elas? Identidade (lo´gica) Identidade (conjuntos) Nome p ∨ q ≡ q ∨ p A ∪ B = B ∪ A Leis Comutativas p ∧ q ≡ q ∧ p A ∩ B = B ∩ A (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r) A ∪ (B ∪ C ) = (A ∪ B) ∪ C Leis Associativas (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r) A ∩ (B ∩ C ) = (A ∩ B) ∩ C p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r) A ∩ (B ∪ C ) = (A ∩ B) ∪ (A ∩ C ) Leis Distributivas p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r) A ∪ (B ∩ C ) = (A ∪ B) ∩ (A ∪ C ) p ∨ F = p A ∪ ∅ = A Elementos Neutros p ∧ T = p A ∩ U = A p ∨ ¬p ≡ T A ∪ A¯ = U Leis de Complemento p ∧ ¬p ≡ F A ∩ A¯ = ∅ Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 3 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Roteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 4 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Estruturas Alge´bricas Definic¸a˜o 1 Uma estrutura alge´brica consiste de um conjunto associado a uma ou mais operac¸o˜es fechadas sobre esse conjunto satisfazendo certos axiomas. I Denotamos uma estrutura alge´brica por 〈C ,F〉 onde C denota um conjunto arbitra´rio e F um conjunto de operac¸o˜es em C . I Estruturas alge´bricas tambe´m sa˜o chamadas de a´lgebras ou a´lgebras universais. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 4 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Operac¸o˜es Definic¸a˜o 2 Uma operac¸a˜o n-a´rea em um conjunto A e´ uma func¸a˜o f : A× A× . . .× A︸ ︷︷ ︸ n vezes → A Notac¸a˜o Dada uma a´lgebra 〈C ,+〉, com + : C × C → C para +(a, b) = c escrevemos a + b = c . Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 5 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de Estruturas Alge´bricas Exemplo 1: Seja 〈C ,F〉 onde C = R e F = {s,m}, onde s e m sa˜o duas func¸o˜es bina´rias dadas por s : R2 → R tal que s(x , y) = x + y e m : R2 → R tal que m(x , y) = x · y Ou de forma equivalente 〈R,+, ·〉 Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 6 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Propriedades das Operac¸o˜es Dada uma a´lgebra 〈C , ◦〉, onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria qual- quer, as seguintes propriedades podem ser va´lidas, para quaisquer x , y , z de C : x ◦ y = y ◦ x (Comutativa) (x ◦ y) ◦ z = x ◦ (y ◦ z) (Associativa) ∃e ∈ C : (x ◦ e = x) (Identidade) ∀x ∈ C ∃x ′ ∈ C : (x ◦ x ′ = e) (Inverso) Exerc´ıcio 1: Analise a estrutura 〈Z,+〉 de acordo com as propriedades acima, onde + e´ a soma usual entre dois inteiros. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 7 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Roteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 8 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Reticulados Definic¸a˜o 3 Um reticulado e´ um POSET (S ,�) tal que para cada dois elementos a, b ∈ L existe supremo (menor limite superior) e ı´nfimo (maior limite inferior) de {a, b}. I Para t, r , s, q ∈ S I t = sup(r , s) como o ’menor’ elemento t tal que r � t e s � t. I q = inf(r , s) como o ’maior’ elemento q tal que q � r e q � s. Note que nem todo poset possui sup(r , s) e inf(r , s). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 8 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Reticulados: Exemplo Exemplo 2: Os POSETS (a) e (c) da figura abaixo sa˜o reticulados. Note que a figura (b) na˜o e´ um reticulado pois os elementos b e c a˜o possuem um menor limite superior. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 9 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Reticulados como Estrutura Alge´brica Definic¸a˜o 4 De forma equivalente, um reticulado e´ uma estrutura alge´brica 〈B,+, ·, 〉 onde para todo x , y e z em B vale: Identidade Nome x · x = x + x = x Idempoteˆncia x · y = y · x Comutatividade x + y = y + x x · (y · z) = (x · y) · z Associatividade x + (y + z) = (x + y) + z x · (x + y) = x Absorveˆncia x + (x · y) = x Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 10 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de Reticulados Exemplo 2: Seja 〈C ,+, ·〉 uma estrutura onde C = P(B), para algum conjunto na˜o vazio B, e sejam as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ definidas para todos a, b ⊂ C , por a · b = a ∩ b, a + b = a ∪ b. Mostre que essa estrutura e´ um reticulado. Soluc¸a˜o: Como unia˜o e intersec¸a˜o sa˜o operac¸o˜es idempotentes, comutativas, associativas e absorventes em conjuntos, enta˜o a estrutura e´ um reticulado. Exerc´ıcio 2: Seja 〈R,∨,∧〉 onde as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ sa˜o definidas por: a ∧ b := min(a, b), a ∨ b := max(a, b) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 11 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de Reticulados Exemplo 2: Seja 〈C ,+, ·〉 uma estrutura onde C = P(B), para algum conjunto na˜o vazio B, e sejam as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ definidas para todos a, b ⊂ C , por a · b = a ∩ b, a + b = a ∪ b. Mostre que essa estrutura e´ um reticulado. Soluc¸a˜o: Como unia˜o e intersec¸a˜o sa˜o operac¸o˜es idempotentes, comutativas, associativas e absorventes em conjuntos, enta˜o a estrutura e´ um reticulado. Exerc´ıcio 2: Seja 〈R,∨,∧〉 onde as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ sa˜o definidas por: a ∧ b := min(a, b), a ∨ b := max(a, b) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 11 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de Reticulados Exemplo 2: Seja 〈C ,+, ·〉 uma estrutura onde C = P(B), para algum conjunto na˜o vazio B, e sejam as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ definidas paratodos a, b ⊂ C , por a · b = a ∩ b, a + b = a ∪ b. Mostre que essa estrutura e´ um reticulado. Soluc¸a˜o: Como unia˜o e intersec¸a˜o sa˜o operac¸o˜es idempotentes, comutativas, associativas e absorventes em conjuntos, enta˜o a estrutura e´ um reticulado. Exerc´ıcio 2: Seja 〈R,∨,∧〉 onde as func¸o˜es bina´rias ∧ e ∨ sa˜o definidas por: a ∧ b := min(a, b), a ∨ b := max(a, b) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 11 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Reticulados e Ordens Parciais Exemplo 4: Dado um reticulado 〈L,+, ·〉, podemos definir uma ordem parcial � em L assumindo: a � b sse a = a · b ou a � b sse b = a + b Mostre que essa estrutura e´ um ordem parcial. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 12 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Roteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 13 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebras Booleanas Definic¸a˜o 4 Uma A´lgebra Booleana e´ uma estrutura alge´brica 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 onde B conte´m dois elementos distintos, denotados genericamente por 0 e 1, e por treˆs func¸o˜es, onde + e · sa˜o func¸o˜es bina´rias e¯e´ uma func¸a˜o una´ria. Essas func¸o˜es sa˜o supostas satisfazer os seguintes requisitos: 1. B, + e · formam um reticulado distributivo. 2. Para todo a ∈ B vale que 1 + a = a e que 0 · a = a (Identidade). 3. Para todo a ∈ B vale que a + a¯ = 0 e que a + a¯ = 1 (Complemento). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 13 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Outras Identidades Booleanas Identidade Nome ¯¯x = x Lei de Involuc¸a˜o x + 0 = x Leis de Identidade x · 1 = x x + 1 = 1 Leis de Dominac¸a˜o x · 0 = 0 (x · y) = x¯ + y¯ Leis de De Morgan (x + y) = x¯ · y¯ Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 14 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de A´lgebras Booleanas Exemplo 5: Seja A um conjunto na˜o-vazio. A estrutura 〈P(A),∪,∩, ,¯ ∅,A〉 e´ uma A´lgebra de Boole pois satisfaz todas os axiomas da definic¸a˜o 4. Exemplo 6: Seja B = {0, 1}, e defina as operac¸o˜oes + e · por x + y = max(x , y) e x ·y = min(x , y). As tabelas a seguir ilustram essas operac¸o˜es. + 0 1 0 0 1 1 1 1 · 0 1 0 0 0 1 0 1 Tambe´m definimos a operac¸a˜o una´ria ¬ na tabela abaixo: ¬ 0 1 1 0 Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 15 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplos de A´lgebras Booleanas Exemplo 5: Seja A um conjunto na˜o-vazio. A estrutura 〈P(A),∪,∩, ,¯ ∅,A〉 e´ uma A´lgebra de Boole pois satisfaz todas os axiomas da definic¸a˜o 4. Exemplo 6: Seja B = {0, 1}, e defina as operac¸o˜oes + e · por x + y = max(x , y) e x ·y = min(x , y). As tabelas a seguir ilustram essas operac¸o˜es. + 0 1 0 0 1 1 1 1 · 0 1 0 0 0 1 0 1 Tambe´m definimos a operac¸a˜o una´ria ¬ na tabela abaixo: ¬ 0 1 1 0 Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 15 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 6 cont. Para mostrar associatividade para ·, por exemplo, ter´ıamos que verificar todos os casos: (0 · 0) · 0 = 0 · (0 · 0) = 0 (0 · 0) · 1 = 0 · (0 · 1) = 0 (0 · 1) · 0 = 0 · (1 · 0) = 0 (0 · 1) · 0 = 0 · (1 · 0) = 0 (0 · 1) · 1 = 0 · (1 · 1) = 0 (1 · 0) · 0 = 1 · (0 · 0) = 0 (1 · 0) · 1 = 1 · (0 · 1) = 0 (1 · 1) · 0 = 1 · (1 · 1) = 0 (1 · 1) · 1 = 1 · (1 · 1) = 0 Exerc´ıcio 3: Verifique a comutatividade e elemento neutro. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 16 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebra Booleana I Basicamente, uma A´lgebra Booleana fornece operac¸o˜es e regras para trabalhar com o conjunto {0, 1}. I As treˆs operac¸o˜es usuais da A´lgebra Booleana sa˜o: complemento (1¯ = 0 e 0¯ = 1), adic¸a˜o Booleana (denotada por + ou ∨ (OR)), e produto Booleano (denotado por · ou ∧ (AND)). I Valores da soma Booleana: 1 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 0 + 1 = 1, 0 + 0 = 0 I Valores do Produto Booleano: 1 · 1 = 1, 1 · 0 = 0, 0 · 1 = 0, 0 · 0 = 0 Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 17 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebra Booleana A menos que pareˆnteses sejam usados as regras de precedeˆncia sa˜o: (1) complemento, (2) produto, (3) soma. Exemplo 7: O valor da expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) e´ 0. Igualdades em a´lgebra Booleana podem ser traduzidas em equivaleˆncias de proposic¸o˜es compostas da lo´gica proposicional. Exemplo 8: A expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) = 0 pode ser dada pela equivaleˆncia lo´gica T ∧ F ∨ ¬(F ∨ 1). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 18 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebra Booleana A menos que pareˆnteses sejam usados as regras de precedeˆncia sa˜o: (1) complemento, (2) produto, (3) soma. Exemplo 7: O valor da expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) e´ 0. Igualdades em a´lgebra Booleana podem ser traduzidas em equivaleˆncias de proposic¸o˜es compostas da lo´gica proposicional. Exemplo 8: A expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) = 0 pode ser dada pela equivaleˆncia lo´gica T ∧ F ∨ ¬(F ∨ 1). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 18 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebra Booleana A menos que pareˆnteses sejam usados as regras de precedeˆncia sa˜o: (1) complemento, (2) produto, (3) soma. Exemplo 7: O valor da expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) e´ 0. Igualdades em a´lgebra Booleana podem ser traduzidas em equivaleˆncias de proposic¸o˜es compostas da lo´gica proposicional. Exemplo 8: A expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) = 0 pode ser dada pela equivaleˆncia lo´gica T ∧ F ∨ ¬(F ∨ 1). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 18 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas A´lgebra Booleana A menos que pareˆnteses sejam usados as regras de precedeˆncia sa˜o: (1) complemento, (2) produto, (3) soma. Exemplo 7: O valor da expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) e´ 0. Igualdades em a´lgebra Booleana podem ser traduzidas em equivaleˆncias de proposic¸o˜es compostas da lo´gica proposicional. Exemplo 8: A expressa˜o 1 · 0 + (0 + 1) = 0 pode ser dada pela equivaleˆncia lo´gica T ∧ F ∨ ¬(F ∨ 1). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 18 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Func¸o˜es Booleanas Definic¸a˜o 5 Seja B = {0, 1}. Enta˜o Bn = {(x1, x2, . . . , xn | xi ∈ B para 1 ≤ i ≤ n)} e´ o conjunto de todas as n-uplas poss´ıveis de 0s e 1s, onde a varia´vel Booleana x assume apenas valores de B. Uma func¸a˜o de Bn em B e´ chamada de func¸a˜o Booleana de grau n. Exemplo 10: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y) = x · y¯ . Exemplo 11: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y , z) = x · y + z¯ . Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 19 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras EstruturasFunc¸o˜es Booleanas Definic¸a˜o 5 Seja B = {0, 1}. Enta˜o Bn = {(x1, x2, . . . , xn | xi ∈ B para 1 ≤ i ≤ n)} e´ o conjunto de todas as n-uplas poss´ıveis de 0s e 1s, onde a varia´vel Booleana x assume apenas valores de B. Uma func¸a˜o de Bn em B e´ chamada de func¸a˜o Booleana de grau n. Exemplo 10: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y) = x · y¯ . Exemplo 11: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y , z) = x · y + z¯ . Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 19 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Func¸o˜es Booleanas Definic¸a˜o 5 Seja B = {0, 1}. Enta˜o Bn = {(x1, x2, . . . , xn | xi ∈ B para 1 ≤ i ≤ n)} e´ o conjunto de todas as n-uplas poss´ıveis de 0s e 1s, onde a varia´vel Booleana x assume apenas valores de B. Uma func¸a˜o de Bn em B e´ chamada de func¸a˜o Booleana de grau n. Exemplo 10: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y) = x · y¯ . Exemplo 11: Ache os valores da func¸a˜o Booleana representada por F (x , y , z) = x · y + z¯ . Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 19 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Portas Lo´gicas I A a´lgebra Booleana e´ utilizada para a modelagem de circtuitos eletroˆnicos. I Os elementos ba´sicos de circuitos sa˜o chamados portas lo´gicas. I Portas lo´gicas sa˜o dispositivos que operam um ou mais sinais lo´gicos de entrada para produzir uma e somente uma sa´ıda, dependente da func¸a˜o implementada no circuito. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 20 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Portas Lo´gicas I A a´lgebra Booleana e´ utilizada para a modelagem de circtuitos eletroˆnicos. I Os elementos ba´sicos de circuitos sa˜o chamados portas lo´gicas. I Portas lo´gicas sa˜o dispositivos que operam um ou mais sinais lo´gicos de entrada para produzir uma e somente uma sa´ıda, dependente da func¸a˜o implementada no circuito. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 20 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Portas Lo´gicas I A a´lgebra Booleana e´ utilizada para a modelagem de circtuitos eletroˆnicos. I Os elementos ba´sicos de circuitos sa˜o chamados portas lo´gicas. I Portas lo´gicas sa˜o dispositivos que operam um ou mais sinais lo´gicos de entrada para produzir uma e somente uma sa´ıda, dependente da func¸a˜o implementada no circuito. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 20 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Portas Lo´gicas I A a´lgebra Booleana e´ utilizada para a modelagem de circtuitos eletroˆnicos. I Os elementos ba´sicos de circuitos sa˜o chamados portas lo´gicas. I Portas lo´gicas sa˜o dispositivos que operam um ou mais sinais lo´gicos de entrada para produzir uma e somente uma sa´ıda, dependente da func¸a˜o implementada no circuito. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 20 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Portas Lo´gicas I A a´lgebra Booleana e´ utilizada para a modelagem de circtuitos eletroˆnicos. I Os elementos ba´sicos de circuitos sa˜o chamados portas lo´gicas. I Portas lo´gicas sa˜o dispositivos que operam um ou mais sinais lo´gicos de entrada para produzir uma e somente uma sa´ıda, dependente da func¸a˜o implementada no circuito. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 20 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Combinando Portas Lo´gicas Circuitos podem ser constru´ıdos usando-se uma combinac¸a˜o de inversores, portas OR e AND. Exemplo 12: Construa circuitos que gerem as seguintes sa´ıdas: 1. x · y + x¯ · y 2. (x + y) · x¯ 3. x¯ · (y + z¯) Exemplo 13: Um comiteˆ de treˆs indiv´ıduos decide questo˜es de uma Uni- versidade. Cada indiv´ıduo vota sim ou na˜o para cada proposta que aparece. Uma proposta e´ aprovada se ela recebe pelo menos dois votos. Desenvolva um circuito que determine quando uma proposta e´ aprovada. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 21 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Combinando Portas Lo´gicas Circuitos podem ser constru´ıdos usando-se uma combinac¸a˜o de inversores, portas OR e AND. Exemplo 12: Construa circuitos que gerem as seguintes sa´ıdas: 1. x · y + x¯ · y 2. (x + y) · x¯ 3. x¯ · (y + z¯) Exemplo 13: Um comiteˆ de treˆs indiv´ıduos decide questo˜es de uma Uni- versidade. Cada indiv´ıduo vota sim ou na˜o para cada proposta que aparece. Uma proposta e´ aprovada se ela recebe pelo menos dois votos. Desenvolva um circuito que determine quando uma proposta e´ aprovada. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 21 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Conjuntos Completos de Operadores I Como qualquer func¸a˜o Booleana pode ser expressa atrave´s dos oper- adores {+, ·,¯ }, dizemos que esse conjunto de operadores e´ funcional- mente completo. I Pode-se achar um conjunto menor de operadores que tambe´m seja funcionalmente completo? x + y = x¯ y¯ , {·,¯ } Lei de De Morgan xy = x¯ + y¯ , {+,¯ } Lei de De Morgan I Pode-se achar um conjunto contendo um so´ operador que tambe´m seja funcionalmente completo? Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 22 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Conjuntos Completos de Operadores I Como qualquer func¸a˜o Booleana pode ser expressa atrave´s dos oper- adores {+, ·,¯ }, dizemos que esse conjunto de operadores e´ funcional- mente completo. I Pode-se achar um conjunto menor de operadores que tambe´m seja funcionalmente completo? x + y = x¯ y¯ , {·,¯ } Lei de De Morgan xy = x¯ + y¯ , {+,¯ } Lei de De Morgan I Pode-se achar um conjunto contendo um so´ operador que tambe´m seja funcionalmente completo? Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 22 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Conjuntos Completos de Operadores I Como qualquer func¸a˜o Booleana pode ser expressa atrave´s dos oper- adores {+, ·,¯ }, dizemos que esse conjunto de operadores e´ funcional- mente completo. I Pode-se achar um conjunto menor de operadores que tambe´m seja funcionalmente completo? x + y = x¯ y¯ , {·,¯ } Lei de De Morgan xy = x¯ + y¯ , {+,¯ } Lei de De Morgan I Pode-se achar um conjunto contendo um so´ operador que tambe´m seja funcionalmente completo? Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 22 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Conjuntos Completos de Operadores Defina um operador | (NAND) como 1 | 1 = 0 e 1 | 0 = 0 | 1 = 0 | 0 = 1 e um operador ↓ (NOR) como 1 ↓ 1 = 1 ↓ 0 = 0 ↓ 1 = 0 e 0 ↓ 0 = 1 Exemplo 14: Mostre que: I x¯ = x | x . I xy = (x | y) | (x | y). I x¯ = x ↓ x . I xy = (x ↓ x) ↓ (y ↓ y). Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 23 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Roteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 24 / 34 UFCG CEEIIntroduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Homomorfismos e Isomorfismos Mapeamentos entre estruturas matema´ticas ou alge´bricas sa˜o chamados de morfismos. E.g. h : 〈A, µA〉 → 〈B, µB〉. Definic¸a˜o 7 Um homomorfismo da a´lgebra universal 〈A, µA〉 em 〈B, µB〉 e´ um par de aplicac¸o˜es 〈f ,∆〉 com f : A→ B e ∆ : µA → µB tal que f (µA(a1, . . . , an)) = µB(f (a1), . . . , f (an)) para qualquer operac¸a˜o n-a´rea µA e para todos elementos a1, . . . , an ∈ A. Definic¸a˜o 8 Um isomorfismo e´ um morfismo bijetivo h, tal que tanto h quanto seu inverso h−1, sa˜o homomorfismos. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 24 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Homomorfismos e Isomorfismos Mapeamentos entre estruturas matema´ticas ou alge´bricas sa˜o chamados de morfismos. E.g. h : 〈A, µA〉 → 〈B, µB〉. Definic¸a˜o 7 Um homomorfismo da a´lgebra universal 〈A, µA〉 em 〈B, µB〉 e´ um par de aplicac¸o˜es 〈f ,∆〉 com f : A→ B e ∆ : µA → µB tal que f (µA(a1, . . . , an)) = µB(f (a1), . . . , f (an)) para qualquer operac¸a˜o n-a´rea µA e para todos elementos a1, . . . , an ∈ A. Definic¸a˜o 8 Um isomorfismo e´ um morfismo bijetivo h, tal que tanto h quanto seu inverso h−1, sa˜o homomorfismos. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 24 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 15 Considere os seguintes POSETS: I S1 := ({1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30}, xρy ↔ x divide y) I S2 := (P({1, 2, 3}),AρB ↔ A ⊆ B) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 25 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 15 Considere os seguintes POSETS: I S1 := ({1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30}, xρy ↔ x divide y) I S2 := (P({1, 2, 3}),AρB ↔ A ⊆ B) Se duas ocorreˆncias de uma estrutura sa˜o isomorfas, cada uma e´ a imagem semelhante a` outra, com um novo rotulamento de seus elementos. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 26 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Isomorfismo em A´lgebra Booleana Exemplo 16: Sejam 〈B,+, ·, ,¯ 0, 1〉 e 〈P,∨,∧,¬,T ,F 〉 duas a´lgebras booleanas com as definic¸o˜es usuais. Verifique se essas duas estruturas sa˜o isomo´rficas. Soluc¸a˜o: Para quaisquer x , y ∈ B: I Seja f : {0, 1} → {T ,F}, definida por f (1) = T, f (0) = F e, I ∆ : {+, ·,¯ } → {∨,∧,¬} definida por ∆(+) = ∨,∆(·) = ∧ e ∆(¯) = ¬. Precisamos mostrar que: I ∆(x + y) = ∆(x) ∨∆(y) I ∆(x · y) = ∆(x) ∧∆(y) I ∆(x¯) = ¬∆(x) Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 27 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 16 cont. I Para x = 1 e y = 0, por exemplo, para as operac¸o˜es + e ∨ temos: ∆(0 + 1) = ∆(0) ∨∆(1) ∆(1) = F ∨ T T = T I Para as operac¸o˜es · e ∧ temos: ∆(0 · 1) = ∆(0) ∧∆(1) ∆(0) = F ∧ T F = F I Para x e para as operac¸o˜es¯e ¬ temos: ∆(0¯) = ¬∆(0) T = ¬F T = T Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 28 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 16 cont. I Para x = 1 e y = 0, por exemplo, para as operac¸o˜es + e ∨ temos: ∆(0 + 1) = ∆(0) ∨∆(1) ∆(1) = F ∨ T T = T I Para as operac¸o˜es · e ∧ temos: ∆(0 · 1) = ∆(0) ∧∆(1) ∆(0) = F ∧ T F = F I Para x e para as operac¸o˜es¯e ¬ temos: ∆(0¯) = ¬∆(0) T = ¬F T = T Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 28 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Exemplo 16 cont. I Para x = 1 e y = 0, por exemplo, para as operac¸o˜es + e ∨ temos: ∆(0 + 1) = ∆(0) ∨∆(1) ∆(1) = F ∨ T T = T I Para as operac¸o˜es · e ∧ temos: ∆(0 · 1) = ∆(0) ∧∆(1) ∆(0) = F ∧ T F = F I Para x e para as operac¸o˜es¯e ¬ temos: ∆(0¯) = ¬∆(0) T = ¬F T = T Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 28 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Princ´ıpio da dualidade em A´lgebras de Boole Para qualquer A´lgebra de Boole 〈B,+, ·,¯ , a, b〉, a estrutura 〈B, ·,+,¯ , b, a〉 tambe´m e´ uma A´lgebra de Boole de forma que ambas sa˜o isomo´rficas. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 29 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras EstruturasRoteiro 1. Introduc¸a˜o 2. Estruturas Alge´bricas Ba´sicas 3. Reticulados 4. A´lgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Alge´bricas Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Definic¸a˜o 8 Um grupo e´ uma estrutura alge´brica 〈G , ◦〉 (onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria) satisfazendo os seguintes axiomas: 1. Associatividade - Quando satisfeito temos um semigrupo. 2. Identidade - Quando satisfeito juntamente com associatividade temos um mono´ide. 3. Inverso - Quando satisfeitos esses treˆs axiomas temos um grupo. 4. Comutatividade - Se comutatividade tambe´m e´ satisfeito, enta˜o temos um grupo abeliano ou comutativo. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Definic¸a˜o 8 Um grupo e´ uma estrutura alge´brica 〈G , ◦〉 (onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria) satisfazendo os seguintes axiomas: 1. Associatividade - Quando satisfeito temos um semigrupo. 2. Identidade - Quando satisfeito juntamente com associatividade temos um mono´ide. 3. Inverso - Quando satisfeitos esses treˆs axiomas temos um grupo. 4. Comutatividade - Se comutatividade tambe´m e´ satisfeito, enta˜o temos um grupo abeliano ou comutativo. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Definic¸a˜o 8 Um grupo e´ uma estrutura alge´brica 〈G , ◦〉 (onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria) satisfazendo os seguintes axiomas: 1. Associatividade - Quando satisfeito temos um semigrupo. 2. Identidade - Quando satisfeito juntamente com associatividade temos um mono´ide. 3. Inverso - Quando satisfeitos esses treˆs axiomas temos um grupo. 4. Comutatividade - Se comutatividade tambe´m e´ satisfeito, enta˜o temos um grupo abeliano ou comutativo. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Definic¸a˜o 8 Um grupo e´ uma estrutura alge´brica 〈G , ◦〉 (onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria) satisfazendo os seguintes axiomas: 1. Associatividade - Quando satisfeito temos um semigrupo. 2. Identidade - Quando satisfeito juntamente com associatividade temos um mono´ide. 3. Inverso - Quando satisfeitos esses treˆs axiomas temos um grupo. 4. Comutatividade - Se comutatividade tambe´m e´ satisfeito, enta˜o temos um grupo abeliano ou comutativo. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Definic¸a˜o 8 Um grupo e´ uma estrutura alge´brica 〈G , ◦〉 (onde ◦ representa uma operac¸a˜o bina´ria) satisfazendo os seguintes axiomas: 1. Associatividade - Quando satisfeito temos um semigrupo. 2. Identidade - Quando satisfeito juntamente com associatividade temos um mono´ide. 3. Inverso - Quando satisfeitos esses treˆs axiomas temos um grupo. 4. Comutatividade - Se comutatividade tambe´m e´ satisfeito, enta˜o temos um grupo abeliano ou comutativo. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 30 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Exemplo 17: A estrutura 〈Z,+〉. onde + e´ a operac¸a˜o usual de soma,e´ um grupo comutativo? E 〈Z, ·〉 sob a operac¸a˜o usual de produto? Exemplo 18: O conjunto S = {1, 2, 3, . . .} em relac¸a˜ a` operac¸a˜o de soma usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? E quanto ao conjunto S = {0, 1, 2, 3, . . .}? Justifique. Exemplo 19: O conjunto R dotado da operac¸a˜o de multiplicac¸a˜o usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? Justifique. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 31 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Exemplo 17: A estrutura 〈Z,+〉. onde + e´ a operac¸a˜o usual de soma,e´ um grupo comutativo? E 〈Z, ·〉 sob a operac¸a˜o usual de produto? Exemplo 18: O conjunto S = {1, 2, 3, . . .} em relac¸a˜ a` operac¸a˜o de soma usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? E quanto ao conjunto S = {0, 1, 2, 3, . . .}? Justifique. Exemplo 19: O conjunto R dotado da operac¸a˜o de multiplicac¸a˜o usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? Justifique. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 31 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Grupos Exemplo 17: A estrutura 〈Z,+〉. onde + e´ a operac¸a˜o usual de soma,e´ um grupo comutativo? E 〈Z, ·〉 sob a operac¸a˜o usual de produto? Exemplo 18: O conjunto S = {1, 2, 3, . . .} em relac¸a˜ a` operac¸a˜o de soma usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? E quanto ao conjunto S = {0, 1, 2, 3, . . .}? Justifique. Exemplo 19: O conjunto R dotado da operac¸a˜o de multiplicac¸a˜o usual e´ um semigrupo, mono´ide ou grupo? Justifique. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 31 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Ane´is Definic¸a˜o 9 Uma a´lgebra 〈S ,+, ·〉 e´ um anel se valem as seguintes propriedades: 1. Se 〈S ,+〉 e´ um grupo abeliano. 2. Se 〈S , ·〉 e´ um semigrupo. 3. Vale a distributividade a esquerda e a direita da operac¸a˜o · sobre +, ou seja, a · (b + c) = a · b + a · c e (a + b) · c = a · c + b · c Exemplo 23: A estrutura 〈Z,+, ·〉 sob a soma usual em inteiros e´ um anel. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 32 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Ane´is Definic¸a˜o 9 Uma a´lgebra 〈S ,+, ·〉 e´ um anel se valem as seguintes propriedades: 1. Se 〈S ,+〉 e´ um grupo abeliano. 2. Se 〈S , ·〉 e´ um semigrupo. 3. Vale a distributividade a esquerda e a direita da operac¸a˜o · sobre +, ou seja, a · (b + c) = a · b + a · c e (a + b) · c = a · c + b · c Exemplo 23: A estrutura 〈Z,+, ·〉 sob a soma usual em inteiros e´ um anel. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 32 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Corpos Definic¸a˜o 10 Uma a´lgebra 〈S ,+, ·〉 e´ um corpo se valem as seguintes propriedades: 1. Se 〈S ,+, ·〉 e´ um anel. 2. Se 〈S , ·〉 e´ um mono´ide comutativo. 3. Vale a distributividade a esquerda e a direita da operac¸a˜o · sobre +, ou seja, a · (b + c) = a · b + a · c e (a + b) · c = a · c + b · c Exemplo 24: A estrutura 〈R,+, ·〉 e´ um corpo. E quanto a 〈Z,+, ·〉? Dado um corpo 〈S ,+, ·〉 podemos definir operadores de diferenc¸a e divisa˜o como a− b = a + (−b) e a/b = a · b−1. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 33 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Corpos Definic¸a˜o 10 Uma a´lgebra 〈S ,+, ·〉 e´ um corpo se valem as seguintes propriedades: 1. Se 〈S ,+, ·〉 e´ um anel. 2. Se 〈S , ·〉 e´ um mono´ide comutativo. 3. Vale a distributividade a esquerda e a direita da operac¸a˜o · sobre +, ou seja, a · (b + c) = a · b + a · c e (a + b) · c = a · c + b · c Exemplo 24: A estrutura 〈R,+, ·〉 e´ um corpo. E quanto a 〈Z,+, ·〉? Dado um corpo 〈S ,+, ·〉 podemos definir operadores de diferenc¸a e divisa˜o como a− b = a + (−b) e a/b = a · b−1. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 33 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos OutrasEstruturas Corpos Definic¸a˜o 10 Uma a´lgebra 〈S ,+, ·〉 e´ um corpo se valem as seguintes propriedades: 1. Se 〈S ,+, ·〉 e´ um anel. 2. Se 〈S , ·〉 e´ um mono´ide comutativo. 3. Vale a distributividade a esquerda e a direita da operac¸a˜o · sobre +, ou seja, a · (b + c) = a · b + a · c e (a + b) · c = a · c + b · c Exemplo 24: A estrutura 〈R,+, ·〉 e´ um corpo. E quanto a 〈Z,+, ·〉? Dado um corpo 〈S ,+, ·〉 podemos definir operadores de diferenc¸a e divisa˜o como a− b = a + (−b) e a/b = a · b−1. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 33 / 34 UFCG CEEI Introduc¸a˜o Estruturas Alge´bricas Reticulados A´lgebras Booleanas Homomorfismos e Isomorfismos Outras Estruturas Refereˆncias Keneth H. Rosen. Discrete Mathematics and Its Applications. Sexta Edic¸a˜o. McGRAW-HILL International Edition, 2007. Judith L. Gersting. Fundamentos Matema´ticos para a Cieˆncia da Computac¸a˜o. Quinta Edic¸a˜o. LTC, 2004. “Algebraic Structures.” Wikipedia. Wikimedia Foundation Inc.. 02 Nov. 2010. 〈http://en.wikipedia.org/wiki/Algebraic_structure〉. Joa˜o C. A. Barata. Curso de F´ısica Matema´tica. Livro on-line. 02 Nov. 2010. 〈http://denebola.if.usp.br/~jbarata/ Notas_de_aula/notas_de_aula.html〉. Prof. Dr. Leandro Balby Marinho 34 / 34 UFCG CEEI 1. Introdução 2. Estruturas Algébricas Básicas 3. Reticulados 4. Álgebras Booleanas 5. Homomorfismos e Isomorfismos 6. Outras Estruturas Algébricas
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