二元运算

二元运算属于数学运算的一种。二元运算需要三个元素:二元运算符以及该运算符作用的两个变量。如四则运算的加、减、乘、除均属于二元运算。

如在运算1+2之中,二元运算符为“+”,而该运算符作用的操作数分别为1与2。

二元运算只是二元函数的一种,由于它被广泛应用于各个领域,因此受到比其它函数更高的重视。

定义

给定集合  ,二元函数   称为集合   上的二元运算。   通常写为   ,而且比起使用字母,二元运算时常以某种运算符表示。


事实上   这个符号的意义 ,保证了只要   就会有   ,这正是一般所说的二元运算的封闭性,也就是直观上运算符   对   任二元素做运算的结果,仍然会在   里。

常用性质和术语

关于二元运算有很多常见的性质和术语,列举如下:

幺元

设  :   是集合   上的二元运算, ,则:

  • 称   为   在   下的左幺元,若   满足: ;
  • 称  为   在   下的右幺元,若   满足: ;
  • 称   为   在   下的幺元,若   满足:  既是   在二元运算   下的左幺元,又是   在二元运算   下的右幺元。

逆元

设 :  是集合 上的二元运算, , 是 在 下的幺元。则:

  • 称 是 在 下的左逆元,若 满足: 。
  • 称 是 在 下的右逆元,若 满足: 。
  • 称 是 在 下的逆元,若 满足:a既是 在 下的左逆元,又是 在 下的右逆元。(显然此时 也是 的逆元),若上下文明确是哪个运算,则元素 的逆元通常记为 。

零元

设 :  是集合 上的二元运算, ,则:

  • 称 为 在 下的左零元,若 满足: ;
  • 称 为 在 下的右零元,若 满足: ;
  • 称 为 在 下的零元,若 满足:z既是 在 下的左零元,又是 在 下的右零元。

零因子

设 :  是集合 上的二元运算, 且 , 是 在 下的零元。则:

  • 称 是 中在 下的左零因子,若 满足: ,使 。
  • 称 是 中在 下的右零因子,若 满足: ,使 。
  • 称 为 在 下的零因子,若 满足:a既是 在 下的左零因子,又是 在 下的右零因子。

交换律

设 :  是集合 上的二元运算,则: 称 满足交换律,若 满足: ;

结合律

设 :  是集合 上的二元运算,则: 称 满足结合律,若 满足: ;

消去律

设 :  是集合 上的二元运算,则:

称 满足左消去律,若 满足: 

称 满足右消去律,若 满足: 

称 满足消去律,若 同时满足左消去律与右消去律。

幂等律

设 :  是集合 上的二元运算,则: 称 满足幂等律,若 满足: ;

幂幺律

设 :  是集合 上的二元运算,i是 在 下的幺元, 则:称 满足幂幺律,若 满足: (显然此时每个元素都是它自己的逆元);

幂零律

设 :  是集合 上的二元运算,z是 在 下的零元, 则:称 满足幂零律,若 满足: ,有 (显然此时每个元素都是零元,而且既是左零元又是右零元);

分配律

设 :  和  :  是集合 上的两个二元运算,则:

  • 称 对  满足左分配律,若 ,  满足: ,有 ;
  • 称 对  满足右分配律,若 ,  满足: ,有 ;
  • 称 对  满足分配律,若 对  满足左分配律以及右分配律;