ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Osman UYAR EVRENSEL GROBNER BAZININ VARLIĞININ BİR TOPOLOJİK İSPATI MATEMATİK ANABİLİM DALI ADANA, 2013 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EVRENSEL GROBNER BAZININ VARLIĞININ BİR TOPOLOJİK İSPATI Osman UYAR YÜKSEK LİSANS TEZİ MATEMATİK ANABİLİM DALI Bu Tez 28/02/2013 Tarihinde Aşağıdaki Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir. Jüri Üyeleri Tarafından .............................................. ........................................ .......................................... Doç. Dr. Ali Arslan ÖZKURT Prof. Dr. Doğan DÖNMEZ Yrd. Doç. Dr. Ersin KIRAL DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu Tez Enstitümüz Matematik Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Mustafa GÖK Enstitü Müdürü Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir. ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ EVRENSEL GROBNER BAZININ VARLIĞININ BİR TOPOLOJİK İSPATI Osman UYAR ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MATEMATİK ANABİLİM DALI Danışman : Doç. Dr. Ali Arslan ÖZKURT Yıl : 2013, Sayfa: 41 Jüri : Doç. Dr. Ali Arslan ÖZKURT : Prof. Dr. Doğan DÖNMEZ : Yrd. Doç. Dr. Ersin KIRAL Bu çalışmada bir yarı grup üzerindeki sol sıralamaların kümesi üzerine konulan bir topolojiden bahsedildi ve bu uzayın kompakt olduğu gösterildi. Serbest abelyen gruplar üzerindeki sol sıralamaların bu topoloji ile Cantor kümesine homeomorf olduğu gösterildi ve polinom halkalarında evrensel Grobner bazının varlığı için yeni bir ispat verildi. Anahtar Kelimeler: Sol ve sağ sıralamalar, Tamamen bağlantısız uzay, Cantor kümesi, Grobner bazı I ABSTRACT MSc. THESIS A TOPOLOGICAL PROOF FOR EXISTENCE OF UNIVERSAL GROBNER BASES Osman UYAR ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF MATHEMATICS Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Ali Arslan ÖZKURT Year : 2013, Pages: 41 Jury : Assoc. Prof. Dr. Ali Arslan ÖZKURT : Prof. Dr. Doğan Dönmez : Asst. Prof. Dr. Ersin KIRAL In this thesis, it is mentioned about a topology on left orderings of any arbitrary semi group and it is shown that this space is compact and for free abelian group, it is shown to be homemorphic to the Cantor set. An application of this result is a new proof of the existence of universal Grobner bases. Keywords: Left and right orderings, Totally disconnected space, Cantor set, Grobner bases II TEŞEKKÜR Bu çalışmanın hazırlanmasında bilgi ve tecrübeleriyle beni aydınlatan, her aşamasında yardımlarını esirgemeyen ve değerli zamanlarını ayırarak çalışmanın tamamlanmasını sağlayan kişiliğiyle, dehasıyla ve çok yönlülüğüyle kendisini örnek aldığım saygıdeğer hocam Sayın Doç. Dr. Ali Arslan ÖZKURT’a teşekkür etmeyi bir borç bilirim. Bu çalışmanın başından sonuna kadar sorularımı geri çevirmeyen, bilgi ve kişiliğiyle kendilerini örnek aldığım saygıdeğer hocalarım Sayın Prof. Dr. Doğan DÖNMEZ’e ve Doç. Dr. Fikret KUYUCU’ya sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca Ar. Gör. Mehmet ONAT’a ve tüm Matematik Bölümü akademik personeline bu çalışmanın oluşmasında yardımlarını esirgemedikleri için çok teşekkür ederim. Desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen her zaman yanımda olan Rabia ÖZEN’e ve aileme sonsuz sevgi ve teşekkürlerimi sunarım. Son olarak bana her konuda yardımcı olan arkadaşlarım İnaç ETİ’ye ve Musa YILMAZEL’e sevgi ve teşekkürlerimi sunarım. III İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ ............................................................................................................................ I ABSTRACT ............................................................................................................ II TEŞEKKÜR ........................................................................................................... III İÇİNDEKİLER .......................................................................................................IV 1.GİRİŞ .................................................................................................................... 1 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER………………………………………………3 2.1. Temel Yapılar…………………………………………………………………3 2.2. Cantor Kümesi………………………………………………………………...9 2.3. Monomial Sıralamaları………………………………………………………16 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA……………………………………………...19 4. İKİ TARAFLI SIRALAMALAR………………………………………………...27 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA……………………………………….33 KAYNAKLAR………………………………………………………………….......39 ÖZGEÇMİŞ…………………………………………………………………………41 IV V 1. GİRİŞ Osman UYAR 1.GİRİŞ Bir polinom halkasında bir idealin bir Grobner bazı bu polinom halkasındaki monomialler üzerindeki sıralamaya bağlı olarak değişir. Fakat sıralamaya bağlı kalmaksızın o idealin Grobner bazı olan bir küme vardır. Bu kümeye o idealin evrensel Grobner bazı denir. Evrensel Grobner bazının varlığının tamamı ile cebirsel bir ispatı vardır. (N. Schwartz, 1998) Bu tezde evrensel Grobner bazının varlığını topolojik argümanlarla ispatlayan, (Adam S. Sikora, 2004) Adam S. Sikora tarafından yazılmış bir makale incelenmiştir. Tez iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde temel tanım ve teoremler ile birlikte Cantor kümesi incelenmiştir. İkinci bölümde ise herhangi bir yarı grup üzerindeki sol sıralamalar üzerinde özel bir topolojiden bahsedildi ve bu topoloji ile serbest abelyen gruplar üzerindeki sol sıralamaların Cantor kümesine homeomorf olduğu gösterildi. Son olarak evrensel Grobner bazının varlığının topolojik bir ispatı verildi. 1 1. GİRİŞ Osman UYAR 2 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER 2.1. Temel Yapılar Tanım 2.1.1: boş olmayan bir küme olmak üzere × → ,( , ) → ∗ ∗: fonksiyonuna ( ,∗) ifadesine Tanım 2.1.2: , , ∈ Her × üzerinde bir ikili işlem denir. Eğer ∗, boştan farklı bir küme ve ∗, üzerinde bir ikili işlem ise ğ kümesi üzerinde bir ikili işlem olsun. ∗( ∗ )=( ∗ )∗ için ℎ yarı grubu birim elemana sahipse bu yarı gruba ii) iii) iv) denir. ∈ için < , = × → ℝ fonksiyonu ya koşullarından biri gerçekleşiyorsa bu ≤ kısmi sıralama bağıntısına ) Tanım 2.1.6: i) işlemi denir. Tanım 2.1.5: ( , ≤) bir kısmi sıralı küme olsun. Her , ( ikili kümesi üzerinde tanımlanan ∗ ikili işlemi assosyatif özelliğe sahip ise ( ,∗) cebirsel yapısına < ∗ oluyorsa denir. Tanım 2.1.3: Boştan farklı da ye tanımlı bir de bir cebirsel yapı denir. ö Tanım 2.1.4: den ğ denir. boştan farklı herhangi bir küme olsun. : Her , ∈ için ( , ) ≥ 0 Her , ∈ için ( , ) = 0 ⇔ Her , ∈ Her , , ∈ için ( , ) = ( , ) = için ( , ) ≤ ( , ) + ( , ) 3 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER koşullarını sağlıyor ise Osman UYAR ü fonksiyonuna denir. Tanım ( , ) 2.1.7: bir metrik , ( , ) ikilisine ise uzay ( , ) = { ∈ | ( , ) < } kümesine olsun. merkezli ∈ ve ( )= denir. { ( , )| , ( , )⊂ olacak şekilde bir ğ metrik uzayında ö ⊂ ğ uzayında Tanım 2.1.11: ç ö iii) ü ⊂ ü ailesine ∈ olsun. Eğer denir. ü olmak üzere ü = ∅ ve ya her − ç ∈ kümesine ( , ) denir boştan farklı bir küme olsun. denir. ii) olsun. Eğer metriğine göre bir açık küme ise koşulları sağlıyorsa i) , > 0 sayısı bulunabiliyorsa Tanım 2.1.10: ( , ) bir metrik uzay ve ( , ) metrik uzayında olsun. ∈ } olarak tanımlanan ( ) sayısına Tanım 2.1.9: ( , ) bir metrik uzay ve için ⊂ için ç yarıçaplı denir. Tanım 2.1.8: ( , ) bir metrik uzay ve >0 tümleyen kümesi kümesine ( , ) metrik ⊂ ( ) küme ailesi aşağıdaki , ( , ) ikilisine ise ,∅ ∈ ailesinin sonlu tane elemanlarının arakesiti yine ’ya ait ailesinin herhangi sayıdaki elemanlarının birleşimi yine ’ya ait Tanım 2.1.12: ( , ) bir topolojik uzay olsun. ’nun her bir elemanına ( , ) topolojik uzayında bir ç ü denir. 4 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR Tanım 2.1.13: ( , ) bir topolojik uzay ve ⊂ kümesi ( , ) topolojik uzayında bir açık küme ise ü uzayında bir denir. Tanım 2.1.14: ( , ) bir topolojik uzay ve eden ’in her ∈ açık kümesine Tanım 2.1.15: ( , ) bir topolojik uzay ve komşuluğunu alt küme kabul eden ş noktasını eleman kabul ç ş ğ denir. olsun. noktasının bir açık alt kümesine ğ denir. Tanım 2.1.16: ( , ) bir topolojik uzay ve ∅ ≠ ⊆ olsun. Eğer ’nun her elemanı ’deki bazı elemanların birleşimi şeklinde yazılabiliyor ve ∈ tümleyen kümesine ( , ) topolojik olsun. ∈ ’in her − olsun. Eğer ⊂ ve ya kısaca ∩ ∈ olacak şekilde denir. bulunabiliyorsa Tanım 2.1.17: ( , ) bir topolojik uzay ve = { |Her ∈ ( ü topolojisine topolojik uzayının Tanım 2.1.18: = için ve olsun. ) , ( , → Tanım 2.1.19: ve ) topolojisine ise ( , ) olacak ü iki topolojik uzay, : → denir. 5 ∈ olsun. noktasının bir denir. bire-bir ve örten fonksiyon fonksiyonları sürekli ise ’ye bir ℎ topolojik uzaylarına da ℎ iken ’nin alt kümelerinin bir fonksiyon ve komşuluğu için ( ) ⊂ fonksiyonuna ∩ üzerinde bir topolojidir. İşte bu iki topolojik uzay, : komşuluğu varsa ve ∩ } ailesi denir. Eğer ( ) noktasının her olsun. Eğer ⊂ ’ye ∈ , ve 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR Tanım 2.1.20: ( , ) bir topolojik uzay, olsun. Eğer noktasının her ∈ ve ( komşuluğuna karşılık her ) ∈ℕ , > uzayında bir dizi olduğunda ∈ ℕ doğal sayısı bulunabiliyorsa ( olacak şekilde en az bir denir. Tanım 2.1.21: ( , ) bir topolojik uzay olsun. ’in her farklı , ) ∈ℕ ∈ dizisi noktalarının ayrık birer komşulukları bulunabiliyorsa ( , ) topolojik uzayına denir. Tanım 2.1.22: ( , ) bir topolojik uzay olsun. Eğer oluşan bir ailesinin elemanlarının birleşimi ö ü ü denir. Eğer uzayının alt kümelerinden ’e eşitse ailesinin elemanları açık ise ailesine ailesine ö ü ü denir. uzayının bir uzayının bir ç Tanım 2.1.23: Eğer bir topolojik uzayın her açık örtüsünün sonlu bir alt örtüsü varsa bu uzaya denir. Teorem 2.1.24: Bir ⊂ ℝ kümesinin kompakt olması için gerek ve yeter koşul kapalı ve sınırlı olmasıdır. Teorem 2.1.25: kompakt bir uzay olsun. uzayının kapalı her alt uzayı da kompakttır. Tanım 2.1.26: Bir ( , ) topolojik uzayında ’den ve boş kümeden farklı hem açık hem kapalı hiçbir alt küme yoksa bu uzaya Tanım 2.1.27: ( , ) bir topolojik uzay ve ğ denir. ∈ bütün bağlantılı alt kümelerinin birleşimi olan ğ ş denir. 6 olsun. noktasını içeren ( ) kümesine ’in noktasının 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR ≠ ∅ bir küme ve üzerinde ′′ + ′′ ve ′′. ′′ ikili işlemleri Tanım 2.1.28: tanımlanmış olsun. Eğer aşağıdaki koşullar sağlanırsa ( , +, . ) cebirsel yapısına bir halka denir. ii) ( , +) bir değişmeli gruptur. iii) Her i) için ( . ). = . ( . ) dır. Her , , ∈ , , ∈ dir. .( + ) = . + . için ve ( + ). = . + . Tanım 2.1.29: Birimli, değişmeli ve sıfırdan farklı her elemanın çarpmaya göre tersi varsa o zaman bu halkaya bir cisim denir. bir halka ve ∅ ≠ Tanım 2.1.30: işlemlerle birlikte bir halka oluyorsa Tanım 2.1.31: ∈ için . bir halka ve , ⊆ olsun. Eğer kümesine kümesi halkasının bir alt halkası denir. nin bir alt halkası olsun. Eğer her ∈ ve . ∈ ise ya nin bir ideali denir. Tanım 2.1.32: R bir halka ve ( , +) abelyen bir grup olsun. Eğer her için, : × , ( , ⟶ aşağıdaki şartları sağlıyorsa, Her , , ∈ ve her i) .( + ii) iii) ( ( + ). ). )⟶ ( , , )= . = ∈ ve her ∈ , ∈ olarak tanımlanan f fonksiyonu ’ye R halkası üzerinde bir sol R-modül denir. , = )= . halkasındaki . .( . ∈ için, + . + ) . Sağ R-modül de benzer şekilde tanımlanır. Tanım 2.1.33: A, B ve C üç abelyen grup olsun. ℎ: 7 × ⟶ fonksiyonu 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER i) Her ii) Her , ∈ ∈ ve için, ℎ( ∈ ve , Osman UYAR için, ℎ( , ∈ + + , ) = ℎ( , ) + ℎ ( ) = ℎ( , ) + ℎ( , , ) ) koşullarını sağlıyorsa h fonksiyonuna bilineer fonksiyon denir. Tanım 2.1.34: R birimli bir halka, A bir sağ R-modül, B bir sol R-modül ve C bir abelyen grup olsun. Eğer ℎ: × ⟶ ℎ( ∈ , fonksiyonu her , ) = ℎ( , ∈ , ∈ için, ) koşulunu sağlıyor ise h fonksiyonuna dengeli (balanced ) fonksiyon denir. Tanım 2.1.35: R birimli bir halka, A, bir sağ R-modül, B, bir sol R-modül, bir abelyen grup ve ℎ: × ⟶ ⨂ Eğer her C abelyen grubu ve her : × × ⨂ bilineer ve dengeli bir fonksiyon olsun. ⟶ bilineer ve dengeli dönüşümü için T C h ⨂ diagramı değişmeli olacak homomorfizmi varsa ( ⨂ şekilde bir tek , ℎ) ikilisine (veya kısaca ⨂ üzerinde tensör çarpımı denir. ℎ( , ) = ⨂ olarak yazılır. 8 : ⨂ ⟶ grup grubuna) A ile B nin R 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım 2.1.36: M bir R-modül ve , ve ,…, ∈ olmak ⊂ Osman UYAR olsun. Her = üzere yazılabiliyorsa B’ ye M ‘nin üreteç kümesidir denir. Tanım 2.1.37: G bir lineer sıralı yarı grup, bir ∈ + elemanı +⋯+ -cebiri ve her -modül olsun. Eğer =⋃ i) ≤ ii) iii) iv) ⋂ ∈ ∈ için ⊆ denir. ∈ şeklinde ∈ için ⊆ = {0} koşulları sağlanıyorsa { , ,…, ∈ } K-modül ailesine ’nin : Benzer şekilde azalan filtrasyon da tanımlanabilir. Tanım 2.1.38: bir abelyen grup olsun. ( ) = { | ∈ ’nin bir alt grubudur. Bu alt gruba ’nin ve bir ∈ ℤ için denir. = 0} 2.2. Cantor Kümesi Tanım 2.2.1: ( , ) bir topolojik uzay, her komşuluğunda bulunabiliyorsa ∈ ve noktasından farklı. ü noktasına ⊂ olsun. Eğer noktasının kümesine ait en az bir eleman ğ denir. Tanım 2.2.2: Bir kümenin her elemanı aynı zamanda o kümenin yığılma noktası da oluyorsa bu kümeye ü denir. 9 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR Tanım 2.2.3: ( , ) bir topolojik uzay olsun. bağlantılı küme ise ğ uzayına Önerme 2.2.4: ( , ) bir topolojik uza , ∉ , ∈ iken { }, ’i içeren en geniş ∈ ve denir. ⊂ olacak şekilde hem açık hem kapalı bir ğ olur. ≠ ∈ olsun. Eğer ve varsa ( , ) topolojik uzayı Tanım 2.2.5: I = [0,1] kapalı aralığını alalım. Bu aralığı üç eşit parçaya bölelim ve [0, 1⁄3], [1⁄3, 2⁄3], [2⁄3,1] kapalı aralıklarını elde edelim. = [0, 1⁄3] ∪ [2⁄3,1] kümesini oluşturalım. Daha sonra [0, 1⁄3] ve [2⁄3,1] kapalı aralıklarını üçer eşit = [0, 1⁄9] ∪ [2⁄9, 1⁄3] ∪ [2⁄3, 7⁄9] ∪ [8⁄9,1] kümesini parçaya bölelim ve ⊃ oluşturalım. Bu şekilde devam ederek =∩ { | ∈ ℕ} kümesine ü ⊃⋯⊃ … kümelerini oluşturalım. denir. , Cantor kümesinin tamamen bağlantısız olduğunu gösterelim. ≠ olsun. = (−∞, ) ∩ ∪ ayrıca olur. = < ∉ olduğunu varsayabiliriz. = ( , ∞) ∩ ve ∩ ve ve açık kümeleri için = ∅ olup < ∈ ü < < olacak şekilde bir ∈ ℕ alalım. ⊂ ( − , + ) olacak şekilde ∃ ∈ ü ü ∈ iken var olup ⊂ , ü üzerindeki metriğe göre Tanım 2.2.6: şekilde bir ü bir kısmi sıralı küme olsun. , ∈ varsa ’ya ö ş ü 10 ∈ ⊂ > 0 verilsin. ∈ ( − 1⁄3 , + 1⁄3 ) ∈ olur. . Ayrıca ∈ ğ olur. Buna göre [0,1] ⊂ ℝ aralığı kapalı ve sınırlı olduğundan kompakttır. olduğundan ve olmak üzere Cantor kümesinin bir perfect küme olduğunu gösterelim. 1⁄3 ∈ ⊂ [0,1] kapalı ⊂ [0,1] ⊂ ℝ olduğundan ℝ . için denir. ≤ ve ≤ olacak 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR Tanım 2.2.7: bir yönlendirilmiş küme olsun. Her ∈ ≤ ise : → sürekli fonksiyonlar olsun. Öyle ki ≤ ∈ diagramı değişmeli ve her ( sistemine Tanım 2.2.8: ⊂∏ denir ve ) : için denir. = {( ) ∈ | ∈ alt uzayına { , = için , varsa, ⋂ Teorem 2.2.10: { , = İspat: continuum olur. ∈ }, ∈ için, ( ( } )} olmak üzere ) topolojik uzayının bir continuum(kompakt, bağlantılı ve Hausdorff) ailesi olsun. Eğer her ∈ = ile gösterilir. ∈ ≤ ise { , ≤ ve topolojik uzaylar ve → } ters(projektif) sisteminin Yardımcı Teorem 2.2.9: { } şekilde bir için , ∈ için ⊂ ∩ olacak continuum uzayların bir ters(projektif) sistemi ise bir continuumdur. =∏ , her ∈ için = ∖ { ∈ | ≤ } olmak üzere tanımlayalım. :∏ ∈ = {( )| ≤ 11 → için ( )= } ve fonksiyonunu aşağıdaki şekilde 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER , = , ∏ Buna göre ⊂ ∈ ≥ = ∈ continuum olur. olsun. }, ∈ olup her = olduğundan Tanım 2.2.11: { , Osman UYAR ∩ ’ler continuum olur. olup Yardımcı Teorem 2.2.9’dan ve { , ∈ için }, ∈ ≤ ise =⋂∈ iki ters(projektif) sistem ve ≤ ≤ ... ... ... olacak şekilde Φ = { : ( → } fonksiyonlar ailesi var ise Φ = { } ∈ ailesine ters(projektif) limitler arasında Φ: Teorem 2.2.12: { , }, ∈ denir. Böylece bu Φ ailesi ⟶ ve { , fonksiyonunu belirler. }, ∈ iki ters(projektif) sistem ve Φ = { } ∈ bu iki ters(projektif) sistem arasında bir fonksiyon olsun. Bu durumda aşağıdaki koşullar gerçekleşir. i) ii) Eğer Φ sürekli ise Φ de sürekli olur. Eğer Φ örten ise Φ de örten olur. 12 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım 2.2.13: bir topolojik uzay olsun. ç ∈ ∈ ve , ’in bir parçalanışı olsun. Eğer her , varsa Teorem 2.2.15: her ’i örten ayrık kümelerin bir ≺ denir. Ve ⊂ için olacak şeklne gösterilir. tamamen bağlantısız, kompakt, metrik uzay olsun. Bu durumda ∈ ℕ için iken ( ) = ∈ olacak şekilde sonlu ayrık açık { ( , )| , ∈ } < 1⁄2 ve → örtüsü vardır. Ayrıca projektif limiti ’e homeomorfiktir. ∈ ℕ için Ψ : İspat: İkinci kısmı ispatlayacağız. Her fonksiyonunu tanımlayalım. ( ) = Ψ ailesine ş denir. Tanım 2.2.14: şekilde Osman UYAR ( )= ∈ alalım. O halde bir tek = Ψ ( ) olup ∈ ⊂ ∈ ≺ → → için →⋯ ( → ) ∈ ∈ olduğundan olur. ∈ olur. O halde Φ = {Ψ } bu iki projektif sistem arasında sürekli ve örten fonksiyon olur. Φ: = ⟶ Φ kapalıdır. , 1⁄2 < ∈ ve ≠ ve olacak şekilde bir = kompakt, lim olsun. ( , ) = Hausdorff olduğundan ∈ ℕ alırsak Ψ ( ) ≠ Ψ ( ) olur. O halde Φ( ) ≠ Φ( ) olup Φ bire-bir bir fonksiyondur. Böylece → projektif limiti ’e homeomorfik olur. Yardımcı Teorem 2.2.16: −uzayı ve tamsayı ise , = açık kümeleri seçilebilir. İspat: İspatı Dolayısıyla bir ve ∪ …∪ noktaları ≠ ∈ →⋯ herhangi bir pozitif olacak şekilde boş olmayan = 2 durumu için yapmak yeterlidir. ∅ ≠ perfect olduğundan → herhangi bir kompakt, tamamen bağlantısız, perfect içinde boştan farklı açık bir küme ve ∪ > 0 vardır. olacak şekilde bir ⊂ , ,…, ayrık açık kümesini alalım. için ’in her komşuluğu ’den farklı bir eleman içerir. olan ∈ vardır. O halde ’nun farklı noktaları ise 13 ⊆ tek nokta olamaz. açık-kapalı alt kümesi için ∈ 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER ∉ ve , = olur. ∩ = ve = boştan farklı olur. Ayrıca Osman UYAR − ∪ olmak üzere olur. ∈ ∈ , olduğundan Teorem 2.2.17: Herhangi iki tamamen bağlantısız, perfect, kompakt, metrik uzay homeomorfiktir. İspat: ve bunun gibi uzaylar olsun. ( ayrık açık sonlu örtülerinin dizileri olsun. ) ve ( ve ) sırasıyla uzaylarının ’nin herhangi bir için aynı ,…, = sayıda elemana sahip olduğunu varsayabiliriz. Eğer , ve ve = ,…, ve ’nin aynı sayıda elemanlarının birleşimidir olduğunu varsayabiliriz öyle ki ise herhangi şekilde herhangi bir ⊂ eşleştirilir. ⟺ verilsin. = şekilde ve ← , ’nin elemanlarının bir birleşimidir. ⊂ olur. Bu şekilde her ← … ve = tersine ’nin elemanlarının bir birleşimidir. Benzer ← için ← … sırasıyla olarak tanımlayalım. Her : → = homeomorfizmadır ve , ’e , ve ve : ’ye homeomorfiktir. sırasıyla ’nin örtüleri ’nin türetilmiş dizileri ∈ ℕ ∪ {0} için olup homeomorfizmalarını belirler. O halde ve = 1 ve → ve : : → = 1 olacak → bir Sonuç 2.2.18: Tamamen bağlantısız, perfect, kompakt, metrik uzay sadece C Cantor kümesidir.(Homeomorfizm ile) Sonuç 2.2.19: C Cantor kümesi 2 ’a ve Teorem 2.2.20: Her ’a homeomorfiktir. kompakt metrik uzay Cantor kümesinin bir sürekli görüntüsü- dür. İspat: , ,… ’in açık kümelerinin kapanışlarından oluşan sonlu örülerinin bir dizisi olsun öyle ki ∈ kümesi için 14 ( ) < 1⁄2 ve = 2,3, … için 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER ≺ ∈ ℕ için koşulları sağlansın. Her ,…, = tanımlanır ve = ∪ …∪ ∈ =⋃ : Şimdi → : ve → İ için ⋃ ⊃ ,…, üzerinde, ve ( , , )= : ⋃ fonksiyonu → ve :→ olarak genel ifadeyle olarak tanımlanır. Dolayısıyla { fonksiyonunu belirler. ∈ =⋃ ⋃ ve → : , ∈ parçası üzerinde fonksiyonu ⎯ …→ → , fonksiyonu } fonksiyonları ’ler sürekli ve örten olduğundan üzerinde projektif sistemi fonksiyonları sırasıyla → ⊃ ( , , ) = ( , ) ve parçası üzerinde böylelikle → ,…, ’ların ayrık birleşimidir. , ⊃ = olarak = ( , , , ) fonksiyonlarını sırasıyla süreklidir. Bu şekilde devam edersek → elde edilir. Ayrıca = ( , ) olur. ( , , , ) = ( , , ) olarak tanımlayalım. böylelikle olsun. Böylece ’nin ayrık birleşimidir. olarak tanımlanır = ’lerin ayrık birleşimidir. olarak tanımlanır ve , ,…, = ∈ olur. Herhangi bir = ( , , ) olur. Osman UYAR : ⟶ ( , )= ,…, = = sürekli ve örtendir. 1, üzerinde belirlenmiş dönüşüm iken aşağıdaki diyagram elde edilir. ... ... ... , ∈ alalım. 1 1 = ( , ) ve üzerinde bir metrik iken şeklindedir. Benzer şekilde , = ( , )şeklindedir ve üzerindeki bir metrik ∈ , ∈ olur. ( , ), ( , ) = ( , ) , … üzerindeki metrikler belirlenir. Eğer ( , 15 , , … ), 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER ( , ,…) ∈ = ise olur. ( , ) ve ( , ) için ( , )≥ ( , Osman UYAR ( )= ( ) = ⋯ ve ( , ) = 0 olur fakat =( , olduğunu gösterelim. için ≠ : olur. → 1⁄2 ≥ ∪ …∪ için ≥ Dolayısıyla olduğu için =( , = için ( ( ∈ ∉ , ∈ {( , ,…) ∈ × × sürekli görüntüsüdür. → ve ’un tamamen bağlantısız ≠ ve )= olsun. Bir olur. Eğer )≥ ( , , ) olur. O halde =⋯= ( )< olur. ∈ ℕ var ki | } ve | ⊂ ∈ kümesi hem açık hem kapalıdır. ∉ {( , ,…) ∈ kümesi perfect kümedir. Ayrıca , ∈ } kümesi perfect olmayabilir. Fakat C kompakt, tamamen bağlantısız ve metriktir. Böylece kümesidir. metrik ) → 0 olur. Dolayısıyla bir tamamen bağlantısızdır. Cantor kümesi olmak üzere , ( =⋯= → +∞ iken ( kompakttır. ∏ ,..) ∈ )≠ olur. Buna göre olur. O halde iken metrik uzaydır. , … ), üzerindeki bir metrik ise her = ’un bir Cantor kümesi olduğunu kompakt olduğundan uzayının bir alt kümesi olduğundan ( )=⋯ (( , ), ( , )) ≠ 0 olduğundan ) olduğu açıktır. Şimdi de gösterelim. Herhangi bir ( )= = örten olduğundan × × kümesi kümesi Cantor bir Cantor kümesinin 2.3. Monomial Sıralamaları [ ,…, Tanım 2.3.1: ], bir polinom halkası içindeki bir üzere bir Tanım 2.3.2: … … elemanına ise [ ,…, ], bir cismi üzerinde bir polinom halkası olsun. Bu . bir elemanına , denir. ∈ − {0} olmak cismi üzerinde bir polinom halkası olsun. Bu polinom halkası içindeki monomiallerin kümesini ℳ ile gösterelim. ℳ üzerindeki bir ≺ sıralaması aşağıdaki koşulları sağlayacak şekilde tanımlanır. 16 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Herhangi bir ( i) = ii) olur. , Herhangi olur. iv) , Herhangi bir ≺ için Örnek , , 2.3.3: … < ve ℳ … ve ya … = ve +⋯+ = = … ve ya , > ≺ ∈ ℳ için 1 ≺ ∈ ℳ için eğer olur. ℎ ya ve = +⋯+ = şeklinde olsun. … ise ≺ ≺ ise herhangi bir , ⇔ bir = için alalım. ,…, . ile gösterilir. : ≺ ∈ℳ ∈ℳ ⇔ , +⋯+ = ∈ ℳ alalım. < + ⋯+ olması anlamına gelir. Bu sıralama kısaca şeklinde olsun. +⋯+ ya da olur. ≺ ℎ ≺ ≺ ve : şeklinde olsun. +⋯+ Örnek 2.3.5: ℳ üzerinde … ≺ olması anlamına gelir. Bu sıralama kısaca . olarak gösterilir. = ∈ ℳ için eğer üzerinde Örnek 2.3.4: ℳ üzerinde = ) ∈ ℳ için ya ≠ 1 olan herhangi bir iii) = , Osman UYAR ve bir ℎ : ≺ için ⇔ = + ⋯+ olması anlamına gelir. Bu sıralama kısaca gösterilir. 17 , , ∈ ℳ alalım. = < +⋯+ ,…, = . olarak 2. TEMEL TANIM VE TEOREMLER Osman UYAR 18 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Osman UYAR 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Assosyatif ikili işleme sahip ′ < ′ sıralaması , ∈ ve ∈ olmak üzere her < oluyorsa sol sıralama, eğer tanımlanır. yarı grubu verilsin. için eğer < iken ( ) = {< | <, sıralamadır} ve gösterilir. Eğer < iken oluyorsa sağ sıralama olarak ( ) = {< | <, ( ) yarı grubu üzerinde bir sağ sıralamadır} şeklinde ( ) kümeleri arasında her sol sıralamaya ( ) ve bir grup ise yarı grubu üzerinde bir sol bir sağ sıralamayı karşılık getiren bire-bir eşleme vardır. Yani olur. Tanım 3.1.1: , = {<∈ ( )| , ∈ Tanım 3.1.2: , ∩ …∩ ’nin alt kümelerinin = ) verilsin. < , < ∈ (< , < )= için < }⊂ < ⇔ ( ) olsun. < ( ) kümelerini açık kabul eden en küçük topolojiyi koyalım. Bu , topolojideki her açık küme (⋃ ∈Ι < yarı grubunun tüm sol ve sağ sıralamalarının kümesi sırasıyla ( ) ile gösterilir. Buna göre üzerine üzerindeki bir lineer şeklindeki kümelerin bir birleşimidir. , ⊂ ( ) için : 1⁄2 , r = max{ ∈ ℕ ∪ {0}| , 0, max{ ∈ ℕ ∪ {0}| , ∈ ⊂⋯⊂ ( )× olan keyfi tam filtrasyonu ( ) → ℝ fonksiyonunu ∈ , < ⟺ < } ise , < ⟺ < } yoksa olarak tanımlayalım. Önerme 3.1.3: , ( ) üzerinde bir metriktir ve bu metriğin oluşturduğu ( ) üzerindeki topoloji ile Tanım 3.1.1’de tanımlanan topoloji çakışır. Dolayısıyla bu topoloji filtrasyonun seçiminden bağımsızdır. İspat: Öncelikle Tanım 3.1.2’de tanımlanan metrik olduğunu gösterelim. 19 fonksiyonunun ( ) üzerinde bir 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA i) ii) < ,< ∈ ( ) için (< , < ) = 1⁄2 ve ya (< , < ) = 0 olduğu için < ,< ∈ ( ) için daima (< , < ) ≥ 0 olur. (< , < ) = 0 ⇔< =< olduğunu göstermeliyiz. < =< olsun. Her { |< | =< | olsun. O halde < | iii) Osman UYAR =< | ∈ ℕ ∪ {0} için < | } yoktur ve { |< | =< | = ⋃∞ olup olarak (< , < ) = 0 ⇔< =< olur. < ,< ∈ ( ) için =< | olur. Dolayısıyla (< , < ) = 0 olur. (< ,< ) = 0 } yoktur. Her ∈ ℕ ∪ {0} için olduğundan < =< olur. Sonuç (< , < ) = (< , < ) olduğunu göstermeliyiz. (< , < ) = 0 olsun. O halde < =< olup (< , < ) = (< , < ) olur. (< , < ) ≠ 0 olsun. O halde < iv) < = { ∈ ℕ ∪ {0}| , ∈ } olmak üzere (< , < ) = 1⁄2 ve ⇔ < = { ∈ ℕ ∪ {0}| , (< , < ) = 1⁄2 } olmak üzere < olup olmalıdır. Sonuç olarak (< , < ) = (< , < ) olur. < ,< ,< ∈ olduğu açıktır. olmak üzere < =< olup (< , < ) = 0 ise (< , < ) = 1⁄2 { |< | =< | } =< | }= { |< | =< | } (< , < ) = 1⁄2 olur. { |< | = = olur. Bu durumda { |< | olur. Dolayısıyla olup (< , < ) ≤ (< , < ) + (< , < ) (< , < ) ≠ 0 olsun. = = ∈ (< , < ) ≤ (< , < ) + (< , < ) olduğunu ( ) için göstermeliyiz. ⇔ =< | }= (< , < ) = 0 ise (< , < ) = 0 ise < =< { |< | =< | } olur. Böylelikle (< , < ) = 1⁄2 olur. Şimdi (< , < ) ≠ 0 olsun. O halde = { |< | (< ,< ) ≠ 0 =< | ise = } olmak üzere (< ,< ) = 1⁄2 olur. Eğer { |< | (< , < ) = 1⁄2 olur.1⁄2 ≤ 1⁄2 + 1⁄2 ≥ olup ≥ olduğunu varsayabiliriz. Eğer eşitsizlik sağlanır. Şimdi = 1⁄2 + 1⁄2 { |< | < =< | < olsun. } > olmak üzere olduğunu göstermeliyiz. < ise 1⁄2 ≤ 1⁄2 ise < | } olmasıyla çelişir. eşitsizliği sağlanır. 20 =< | ise < | = olup =< | ise 1⁄2 ≤ =< | olup 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA { |< | = Osman UYAR =< | } olmasıyla çelişir. Sonuç olarak (< , < ) ≤ (< , < ) + (< , < ) olur. Bu önerme ile birlikte iki durum ortaya çıkar. 1. Her (< , 1⁄2 ) açık yuvarı Tanım3.1.1’de tanımlanan topolojiye göre açıktır. (< , 1⁄2 ) ⇔ İspat: < ∈ , olmak üzere (< , 1⁄2 ) = ⋂ ∈ 2. Her …∩ , , ∩ …∩ kümesi , için (< , 1⁄2 ) ⊂ İspat: ∅ ≠ , ∩ …∩ ∈ ℕ vardır. < ∈ bir (< , < ) < 1⁄2 ⇔ < | , , olup (< , 1⁄2 ) ⊂ Teorem 3.1.4: İspat: Önce üzere < , < ∈ , ∩ …∩ , olan r değeri vardır. , , alalım. , ,…, , ∈ ( ) alalım. < ∈ ≠ olur. O halde < ∈ , = ∅ olup Şimdi de olacak şekilde (< , 1⁄2 ) ⊂ =< | olur. O halde < ∈ olur. ∩ …∩ , olur. ∩ …∩ , , ( )’nin tamamen bağlantısız olduğunu gösterelim. < ≠< olmak = ∅ olacak şekilde ∩ , < ∩ , ( ) kompakttır, tamamen bağlantısız topolojik uzaydır. < , < lineer sıralamaları için < ∩ …∩ ∩ …∩ Dolayısıyla her i∈ {1,2, … , } için olup metriğine göre açıktır. Yani her < ∈ olduğunu gösterelim. < ∈ (< , 1⁄2 ) alalım. < | , , olur. , açık kümesi için , =< | , olan , , ≠ ,< ∈ ∈ , , , ∪ × olur. Ayrıca ( ) tamamen bağlantsızdır. ( )’nin kompakt olduğunu gösterelim. olmak üzere < : < , < , … , < , … ∈ = , ( ) ve vardır öyle ki , ∪ ⊂ , = ⊂⋯⊂ < ( ) dizisini alalım. (< ) dizisinin 21 , ∩ olduğunu göstereceğiz. < ≠< olan olan ∃( , ) ∈ ve < ∈ , ise ( ) ve ⊂⋯ ’de 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA aynı olan (< ) alt dizisi, ∈ ℕ için edersek her , Osman UYAR ’de aynı olan (< ) alt dizisi vardır. Bu şekilde devam ,…, ’ler sonlu elemanlı olmak üzere (< ) dizisinin ’de aynı olan (< ) alt dizisi vardır < ,< ,< ,… < ,< ,< ,… . . . < ,< ,< ,… olmak üzere (< ) dizisinin < =< şeklindeki (< ) alt dizisini düşünelim. Yani < : < , < , < , … şeklindedir. (< ) alt dizisini < , < , < , … ile gösterelim. Aşağıdaki lemma ile bu dizinin yakınsak olduğunu göstereceğiz. Böylece kompakt olduğunu göstermiş olacağız. Lemma 3.1.5: < , < , < , … dizisi, < ⟺ olarak tanımladığımız < sıralamasına yakınsar. İspat: Önce yukarıda tanımladığımız < < (sonlu tane ( )’nin dışında) sıralaması için aşağıdaki özellikleri gösterelim. < sıralaması bir tam sıralamadır. i) dizisinin , ∈ olsun. ∃ ∈ ℕ için , ∈ ’de aynı olan alt dizisi) < , < , … , < , (< ) dizisinin < , < , … , < , (< ) dizisinin olur. < =< olmak üzere (< : (< ) ’de aynı olan alt dizisi ’de aynı olan alt dizisi 22 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Osman UYAR . . . < , < , … , < , (< ) dizisinin olup ⊂ ,< > için göre > ∈ ⊂ için ya ⊂⋯⊂ < ya da , olduğundan için (< ) dizisinin > < sıralaması bir tam sıralamadır. < ∈ için tüm terimleri < olup ya , ∈ < olmak üzere için < < ise (sonlu tane Şimdi < →< üzere , ∈ (sonlu tane alalım. O halde dışında) fakat olur. ’de aynı olur. Buna olur. Böylece = < < ’dir. ⟺ < olur. Böylece < { |< | olur. < =< | ⟺ (< , < ) = 1⁄2 ≤ 1⁄2 olup < } olmak (sonlu (< , < ) ≤ ( ) Cantor kümesidir ⇔ Sonuç 3.1.6: ii) aynı dışında) olur. O halde < dışında) olup olduğunu gösterelim. 1⁄2 olur. Böylece < →< olur. i) ’de < ya da sıralaması bir sol sıralamadır. tane ,…, ’de aynı olur. < sıralaması bir sol sıralamadır. ii) her ’de aynı olan alt dizisi ’de aynı olan (< ) alt dizisinin terimleri ⊂⋯⊂ O halde , , (< ) dizisinin ,…,< < ’de aynı olan alt dizisi ( )≠∅ Her , ,…, elemanlıdır. , ∈ için 23 , ∩ …∩ , = ∅ ve ya sonsuz 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Osman UYAR ( ) kümesinin perfect olduğunu söyler. Dolayısıyla boştan farklı İspat: ii) koşulu her kompakt, metrik, perfect ve tamamen bağlantısız uzay Cantor kümesine homeomorf olduğundan ispat tamamlanır. > 1 için Önerme 3.1.7: > 1 için İspat: Varsayalım ki bir ( = { | , ),…,( , (ℤ ) Cantor kümesine homeomorfiktir. (ℤ ) Cantor kümesine homeomorf olmasın. (ℤ ) Cantor kümesine homeomorf değildir} olsun. > 1 ve (ℤ ) Cantor kümesine homemorf olmadığından Sonuç 3.1.6’dan ( , {<∈ )∈ℤ ×ℤ vardır (ℤ )| her ∈ {1,2, … , } için öyle ki ∩ , , − = ( olmak üzere − < , ) olacak şekilde ∈ ℚ alalım. < ℝ açık alt kümesi için bir , ∈ ℤ yoktur. ⟺ her , ∈ ℤ için kümesini alalım. Buna göre ∈ ∩ ℚ vardır öyle ki 0 < ℝ ’de bir hiper düzlemdir. Aslında bir 0} olur. ) vektörünün ∩ = { |〈 , 〉 > 0 ve ise ,…, ≠ , , ,…, − olmak } ∈ ℝ − {0} ) olur. Böylece üzere olmak − } olsun. Dikkat edilirse {< ∈ Aksi taktirde < ∈ ⟺ iken ∩ …∩ ∈ℤ = ∈ − üzere ∪ < 〈 , ( ∩ ℤ )| Her ( ∩ ℤ ) ve her ∈ dolayısıyla ℚ üzerinde her ∈ {1,2, … , } için 24 için < ={ idi. =( ya da ∈ için − − ∈ ,…, − ∈ 〉= için < ,…, − ( < ⊂ , = { |〈 , 〉 = ve ise olur. ∈ < 0 olur. ve = { |〈 , 〉 < 0} olmak üzere ℝ ∖ , < 0 olur. Her ∈ {1,2, . . , } için }∈ℤ ∈ ∈ ℝ − {0} vardır öyle ki bağlantılı bileşenlerinden oluşur. ℝ ∖ ( , , olur. Böylelikle < sıralamasını ℚ ’e genişletmiş oluruz. içerir } olmak üzere ℚ ⊗ ℝ ⊃ ={ − ∩ …∩ = { ∈ ℝ | ’in ℚ ’deki her komşuluğu pozitif ve negatif elemanlar Şimdi ={ iken ( , ) vektörünün bir rasyonel katı olmadığını varsayabiliriz. Yani ={<} olsun. ∈ ∩ , ≠ kümesini tek elemanlı varsayabiliriz. Öte yandan − = , } sonlu bir kümedir. Gerektiğinde sonlu < sayıda farklı nokta çifti ekleyerek genelliği bozmaksızın ( ∩ …∩ , ), > 0 ve } ∈ ℤ ve ) > 0 olur. − ={| ) +⋯+ − ∈ } = {<} olur. ise < , ℤ üzerinde olacak şekilde bir sıralamaya 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Osman UYAR genişletilebilir. Bu bir çelişkidir. Çünkü ℚ ∈ {1,2, … , } için üzerinde ∩ ℤ Sonuç 3.1.6’nın koşulunu olacak şekilde bir tek sıralama vardır. O halde sağlamıyor. = { , … , } sonlu bir küme olmak üzere , şekilde bir tek < sıralaması vardır. Yani öyle ( öyle ki , İ ∩ …∩ , sonludur. Öte yandan − 1 olur. Ayrıca kabulümüzden Dolayısıyla ya ∩ ℤ = ∅ ya da ∈ {1,2, … , } için Her − ∈ < ),…,( < < ,…, , ∩ℤ ⊂ olacak ) ∈ ℤ × ℤ vardır ve dim( ∩ ℤ ) ≤ ( ∩ ℤ ) Cantor kümesine homeomorfiktir. ∩ ℤ = ℤ olur. Eğer ∩ ℤ = ∅ ise = ∅ olur. olur. Dolayısıyla sonsuz çoklukta ⊂ℝ hiper düzlemleri ve bu hiper düzlemlere karşılık gelen ℚ üzerinde < sıralamaları vardır öyle ki ∈ {1,2, … , } için ise tek elemanlıdır. Çünkü rasyonel katı değildi. Bir tek sonsuz çoklukta ( − ) ile ( ≠ iken ( − ) vektörü ( − ∈ − ) vektörünün olur. Dolayısıyla ⊂ ℝ hiper düzlemleri vardır öyle ki ∈ {1,2, … , } − { } için − ) vektörleri aynı bileşende olur. Dolayısıyla ℚ ∩ ℤ ≠ ℤ olur. < üzerinde olurdu ki bu bir çelişkidir. Sonuç olarak ( ∩ ℤ ) Cantor kümesine homeomorf değildir. Bu bir çelişkidir. Çünkü ( ∩ ℤ ) ⊂ ℤ olduğundan 1 < − 1 olur ki ∩ℤ =ℤ olur. Bu bir çelişkidir. Eğer ∈ {1,2, … , } için sonsuz çoklukta < sıralamaları için ∩ ℤ ≠ ∅ ve < ( ∩ℤ ) ≤ (ℤ ) Cantor kümesine homeomorf olmayacak şekildeki 1’den büyük en küçük doğal sayı idi. 25 3. YARI GRUPLARDA SIRALAMA Osman UYAR 26 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR Osman UYAR 4. İKİ TARAFLI SIRALAMALAR Bir iki taraflı sıralama, hem sol sıralama hem de sağ sıralama olan bir lineer sıralamadır. yarı grubu üzerindeki iki taraflı sıralamaların kümesini gösteririz. Önerme 3.1.3’e göre topolojiyi alır. İ ( ), Önerme 4.1.1: İ ( ) kümesi ( ) ve ( )’nin kapalı alt kümesidir. Böylece İ ( ) ile ( )’den aynı İ ( ) Cantor kümesidir ⇔ İ ( ) boştan farklıdır ve ’nin elemanlarından oluşmuş herhangi bir , ,…, , sonsuzdur. metrik olsun. < , <∞ <∞ ise her İ ( ), ∩ … .∩ , ( ) üzerinde İspat: Kabul edelim ki Dolayısıyla İ ( )∩ dizisi için ∈ < (sonlu tane < için kümesi ya boştur ya da ’nin bir filtrasyonuyla oluşturulmuş bir İ ( ) içinde <∞ ∈ ⟺ , ( ) limitine sahip bir dizi olsun. dışında) olur. < ∈ İ ( ) olduğundan olur. Böylece < ∈ İ ( ) olur. O halde ( )’nin kapalı alt kümesidir. Hipotezin ikinci kısmı Sonuç 3.1.6 ile aynı ispata sahiptir. Sanı 4.1.2: > 1 üreteçli serbest grubu için kümesine homeomorfiktir. ⁄ grubunun ⋂∞ = 1 olan = ⊃ ( ) ve İ ( ) uzayları Cantor ⊃ ⋯ alt merkezi serisi verilsin. grupları üzerindeki her (< ) tam sıralamaları sıralama belirler öyle ki bu olmayı korur. Yani ∈ Diğer bir deyişle her ℎ ∈ üzerinde bir tam iki taraflı üzerinde < ’lar tarafından belirlenen sıralama pozitif − ve >0⇔ ’in her elemanı pozitifitir. için ℎ > 0 olur. (Stephen Willard, 1970 , L. Fuchs, 1963 , H. H. Teh, 1961) Öte yandan her torsiyonsuz abelyen grup üzerinde bir tam sıralama vardır. (T. Becker ve V. Weispfenning, 1993) Dolayısıyla eğer her ⁄ torsiyonsuz ise her için ⁄ için üzerinde bir < tam sıralaması vardır. 27 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR Böylelikle bu < sıralamaları Osman UYAR üzerinde bir iki taraflı sıralama belirler. bu iki taraflı sıralamalara Eğer <∈ i) İ ( ) ile gösterilir. İ ( ) ise aşağıdaki özellikler sağlanır. Her ⁄ için belirleniyor) ii) denir ve üzerindeki ∈ − üzerinde < tam sıralaması vardır. (<: < ’lar ile , ℎ∈ ≥ 0 ⇔ ℎ ≥ 0 olur. (Sonlu olsun. O halde üretilmişse torsiyonuna bölerek torsiyonsuz abelyen grup sayabiliriz.) Önerme 4.1.4: i) ii) İ ( ), İ ( )’nin kapalı alt kümesidir. Eğer ≠ ℤ ve her bir ⁄ faktörü sonlu üretilmiş ise boş kümedir ya da Cantor kümesine homeomorfiktir. İ ( ) ya İspat: i) Bir <∉ ℎ< İ ( ) ise ∈ − İ ( )− ⁄ , , ∩ İ ( )⊂ İ ( )− İ ( ) açıktır. O halde > ve İ ( ) olup İ ( ) kapalıdır. gruplarını torsiyonsuz dolayısıyla serbest abelyen grup varsayabiliriz. Aksi halde ∈ vardır. olur. Böylece <’nın standart olmayan sıralamalarından oluşmuş bir açık komşusu vardır. <∈ ii) ve ℎ ∈ ∈ − ∩ …∩ ise bir ve , İ ( ) = ∅ olur. Çünkü ≤∈ ∈ ℕ için ∈ İ ( ) olsun. olur. O halde − > 0 olup −( − 1) > 0 çelişkisi olur. ∈ , İ ( )∩ = ∅ ve ya sonsuz elemanlı olduğunu göstermek yeterlidir. Varsayalım ki İ ( )∩ 28 , ∩ …∩ , ≠ ∅ olsun. Eğer 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR bir için ∩ …∩ , ⁄ Osman UYAR = ℤ ( ≥ 2) ise Önerme 3.1.7’nin ispatındaki gibi içinde sonsuz çoklukta , elde edebiliriz. Dolayısıyla şimdi her üzerinde standart sıralama ⁄ için ’nin ℤ ve ya trivial olduğunu varsayabiliriz. Bu durum aslında her olması demektir. Gerçekten bir ≥ ) için ve ⋂ (her Dolayısıyla . için nilpotent grup olur. ⁄ = ℤ varsayabiliriz. = ℤ olacak şekildeki tek nilpotent grup ⁄ = ℤ tam olarak iki sıralamaya sahip olduğundan İ ( ) ≈ {0,1} = {( , ]| , ⇔ [) ⊂ℝ )∼( , ∩ [) ve )⟺( , ∩ (] × [) açıktır. (] ⁄~ < } kümesini baz kabul eden ∈ ℝ ve sürekli ve örtendir. ( , ) ∈ = = ℤ olur. olur. topoloji ile olsun. ℝ[)⁄ℤ ⟶ ( , için = {[ , )| , ∈ ℝ ve topoloji ile ve ℝ(] = ℝ: rasyoneldir diyelim. = trivial grup ise ⁄ Örnek 4.1.5: ℝ[) = ℝ: → =ℤ = { } olduğundan (M. Hall Jr., 1959) Dolayısıyla her Her ⁄ için ⁄ için > } kümesini baz kabul eden ve ℝ(]⁄ℤ ⟶ ⊂ ℝ ⊂ℝ için eğer olsun öyle ki ( , )=( , (] )∈ [) , ) ve irrasyonel olur. dönüşümleri için ⁄ ∈ ℚ ise ( , ) ( , ) ∈ (] iken , ’in açık kümesidir Önerme 4.1.6: İ (ℤ ) ’e homeomorfiktir. İspat: Öncelikle [) ∪ (] → İ (ℤ )’ye bir dönüşüm kuracağız. üzerinde bir < sıralamasını ilişkilendireceğiz. Bu sıralamaya göre ⟺ ℝ ’deki ve − ) =( , )∈ℤ , 29 ∈ (] ∈ ℤ pozitiftir ⟺ ℝ ’deki vektörleri arasında ki yönelmiş açı [0, ) aralığındadır. pozitiftir.(0 < ile ℤ [) ∈ ℤ pozitiftir vektörleri arasındaki yönlü açı (0, ] aralığındadır. üzerinde bir < sı ralamasını ilişkilendireceğiz. − ∈ ∈ , ∈ ℤ için [) ve < ∈ℤ ve ℤ ve ⇔ için 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR + −( + )= − (] Osman UYAR + olup < + olur. [) → İ (ℤ ) ( →< ) dönüşümlerini alalım. ( , )∼( , [) ∪ (] ⁄~ [) ∪ (] ) olsun. ( , → İ (ℤ ) ( →< ) ve İ (ℤ ) )∈ ( , [) , )∈ = (] , , irrasyonel olsun. Bu durumda < =< olduğunu gösterelim. 0< olduğunu görmek yeterlidir. Eğer ⇔0< 0< ya : olur. Varsayalım ki ∥ − olur. O halde = [) ([ ]) = (] ⁄~ ∪ → ∈ ℤ için 0 < arasındaki açı ∈ ∈ ⇔ ∥ ve ya 0 olsun. irrasyonel olur ki bu bir çelişkidir. Çünkü İ (ℤ ) dönüşümü şöyle tanımlanır: [ ] →< , [ ] →< , ) ve arasındaki açı (0, ) aralığında ise ile ile =( , ve ∈ ℤ idi. [) (] dönüşümünün bire-bir olduğunu gösterelim. ([ ]) = ([ ]) olsun. Birinci durum da ∈ [) ve ∈ [) olsun. Varsayalım ki aralığındadır. olsun. Bu durumda ([ ]) =< ve ([ ]) =< olur.< =< ∈ ℤ ve < ≠ ile + > ve 0 < + > olur. İkinci durumda olsun. vektörleri arasındaki açı (0, ] ile arasındaki açı − olsun. Yani olur. < =< idi. Dolayısıyla 0 < öyle ki < < ile ([ ]) =< olsun. Benzer şekilde (] ve = ∈ (] ile arasındaki açı olsun. Bu durumda ([ ]) =< ve olduğu gösterilir. Son olarak 30 ise olsun. Bu durumda 0 < çelişkisi oluşur. O halde ∈ arasındaki açı ∈ [) ve 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR ∈ (] Osman UYAR olsun. Bu durumda ([ ]) = ([ ]) olsun. Yani < =< ⇔ ∼ ve ya irrasyonel olur. Böylelikle incelediğimiz bu üç durumla beraber ℝ − ′nin bağlantılı bileşenleri olmak üzere ℝ − ise 0 < ∈ ve ise 0 > ve – , şeklinde düşünebiliriz. ([ ]) =< =< olduğunu gösterelim. arasındaki açı [0, ) aralığında, aralığındadır. 0 < − , { ∈ ise – dönüşümü örtendir. Son olarak ( , )⊂ ’in her < } olur. ∈ aralığındadır. ⊂ ∈ ∈ℤ olur. Böylece , ve ya ∈ ∈ ise (] arasındaki açı (0, ) ile < 0 ⇔ − > 0 olur. ise dönüşümünün sürekli olduğunu [) |0 = {[ ]| [ ] ∈ < alalım. 0 < olacak şekilde kümesi açıktır. [) ∈ ℤ için ={ ∈ , } olmak üzere ise ’ın bir ile ={ ∈ (] |0 < [) |0 < açık olduğu benzer şekilde gösterilir. Buna göre arasındaki açı (0, ] olup } olmak üzere Böylelikle dönüşümü süreklidir. , }∪ kümesinin açık komşuluğunu bulmalıyız. arasındaki açı (0, ] aralığında olur. O halde 0 < ile ∈ ∈ ℤ için açık olduğunu göstermemiz yeterlidir. = { ∈ olduğunu gösterelim. ise ∈ olur. Öte yandan = {< |0 < } kümesi için (] |0 olur. doğrusuna paralel (zıt) birim vektörler olsun. ([ ]) = ([− ]) =< olduğunu iddaa ediyoruz. gösterelim. ∪ için ([ ]) =< olduğunu olur. Bir [ ] ∈ ’ye paralel iki tane birim vektör vardır. Böylelikle = ⊂ ℝ bir boyutlu alt vektör uzayı orjinden geçen bir doğru iken göstermeliyiz. ile dönüşümü ⊂ ℝ bir boyutlu alt uzayı vardır öyle ki sıralama olsun. Önerme 3.1.7’den bir ∈ = dönüşümünün örten olduğunu gösterelim. <∈ İ (ℤ ) bir bire-bir olur. Şimdi ve ⇔ ∈ ∈ ⊂ kümesinin de açık bir kümedir. Her kompakt kümenin bir Cantor kümesi üzerinde tanımlı sürekli bir dönüşümün görüntüsü olduğu bilinmesine rağmen bu dönüşümü yazmak zordur. Fakat bu dönüşümü Cantor kümesinden (ℤ ), yandan ’e örten bir dönüşüm olarak yazabiliriz. İ (ℤ )’nin kapalı alt kümesidir. [) ve olduğundan : (] ’nin → topolojileri İ (ℤ ) de ’e homeomorfiktir. Öte ’in öklidyen topolojisinden daha zengin sürekli bir dönüşüm olur. Buna göre 31 bir Cantor kümesidir. 4.İKİ TARAFLI SIRALAMALAR Osman UYAR 32 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA Osman UYAR 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA [ ,…, {( , … , )| … ], bir ∈ ℤ ve [ ,…, ≥ 0} olmak üzere ’leri ( , . . , … monomialleri, ] polinom halkası içindeki )’e götüren izomorfizma ile ℤ ’a ,…, izomorfik olan bir monoidi belirler. Buna göre ( monomialleri ( için =( … ). … ( ) = 1, bu monoidin birim elemanıdır. Bir … sıralama, eğer = cismi üzerinde bir polinom halkası olsun. ℤ … ) ) ,…, ) ve ( olur. Ayrıca kümesi üzerindeki bir lineer ’nin her alt kümesi bir en küçük elemana sahipse iyi sıralamadır. yarı grubu için ( ) ile gösteririz. ’nin tüm iyi sol sıralamalarının kümesini [ ,…, (ℤ ) kümesinin elemanları olarak adlandırılır. ℤ ] içindeki monomiallerin sıralaması üzerindeki bir < sol sıralaması bir iyi sıralamadır ancak ve (ℤ ) = ancak 0, < sol sıralaması için en küçük elemandır. Böylece (ℤ ) − (∪ ) olur. , (ℤ ), Sonuç 5.1.1: açık olduğu için aşağıdaki sonucu söyleyebiliriz. , (ℤ )’ın bir kapalı alt kümesidir. Teorem 3.1.4’e göre (ℤ ) kompakttır. Bunun yanında Önerme 3.1.7’nin ispatında verilen kabul nedeniyle hem (ℤ ) hem de ∈ Her (ℤ ) kümeleri [ ,…, ≠ olarak ayrıştırılır. > 1 için Cantor kümesine homeomorfiktir. ] polinomu, ≠ için ’ler monomial olmak üzere ∑ ’dir ve sıfırdan farklı ’ler skalerdir. <, monomialler arasında bir sol sıralama ise ℤ sıralamadır. ( , … , ) < ( ,…, ) ⇔ monomialler olmak üzere ( ≠ { Böylece için iken | = 1,2, … , } olur. Yani , ( ) =< ( )⊲ … ( )= ≠ <( ) … =∑ ise her ≠ [ ,…, ∈ için , üzerindeki bir ) olur. ’ler farklı için için polinomunun en yüksek dereceli terimi olur. ⊲ |Bir cisminde > [ ,…, ( )= olur. ] ideali ’’nın en yüksek dereceli monomiali> olur. ] olduğunu gösterelim. 33 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA , i) ∈ ( ) için − olsun. O halde bir ℎ ∈ büyük monomialidir. olarak yazılabilir. olup olur. Böylece ii) ∈ Her ℎ { ,…, ⊲ − ∈ ∈ ] ve her =∑ = ve +⋯+ ∑ ] için eğer ∈ ( ) =< −⋯− ∈ ’nın en büyük monomiali ( ) için , =∑ ⊲ olur. , ℎ +⋯+ − ∈ ( ) olduğunu şeklinde yazılır ve bir , ℎ ’nin en büyük monomialidir. ( ) olur. Benzer şekilde } ⊂ varsa { , … , ∈ , ℎ ’nin en vardır öyle ki = ( ) olduğu için olur. Böylece [ ,…, − ’nin en büyük monomialidir. +⋯+ ( )olur. ∈ vardır öyle ki şeklindedir. = , ’nin bir monomiali bir [ ,…, gösterelim. ℎ ∈ − =∑ ( ) olduğunu gösterelim. ∈ vardır öyle ki olsun. O halde bir =∑ ∈ Osman UYAR [ ,…, =∑ ] olduğundan ’nin en büyük monomiali olup ( ) olduğu gösterilir. ( ), … , } kümesine ’nın bir ∈ ( ) > olacak şekilde denir. Monomialler üzerindeki farklı sıralamalar farklı Grobner bazı verirler. Bunu bir örnekle görelim. Örnek 5.1.2: =< , − > olsun. < sıralaması, Lex. ve ya Deglex. ise bu sıralamaya göre ’nın Grobner bazı { , , Degrevlex. ise bu sıralamaya göre ’nın Grobner bazı { Tanım 5.1.3: [ ,…, monomial çifti için, ( , ) monomial çiftinin ( , )= − , } olur. < sıralaması, − } olur. ] polinom halkasındaki < sıralamasına sahip ( , ) en küçük ortak katı göstermek üzere < sıralamasındaki − ( ( ), ( ) ( , ) aşağıdaki gibi tanımlıdır. ( )) 34 − ( ( ), ( ) ( )) 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA Örnek 5.1.4: ( , ) = ( ( )= , ( ), olup ( , )= Teorem 5.1.5: { , … , ) ve < sıralaması Lex. olsun. − ( )= , Osman UYAR }, ( − [ ,…, − )= ( ) = olur. Böylece olur. ] polinom halkasındaki monomiallerin sonlu bir kümesi ve ( , ), S-polinomları olsun. { , … , }, < ,…, > idealinin bir Grobner bazıdır ancak ve ancak her , için ( , ) S-polinomlarının ( , … , )’ya tam bölünebilmesidir. ⊲ Önerme 5.1.6: [ ,…, ] ve ,…, ∈ = {≤∈ olsun. (ℤ )| { , … , }, ≤ sıralamasına göre ’nın bir Grobner bazı} olmak üzere kümesi, (ℤ )’ın bir açık alt kümesidir. İspat: <∈ (ℤ ) alalım. < sıralamasına göre bölünür. ( , … , )’deki tüm monomialler ( >⋯> bu sıralamaya göre …∩ , ⊂ olup , Teorem 5.1.7: Her ⊲ ,…, ( , ), ( , … , )’ye tam ) olsun. Genelliği bozmaksızın olsun. Buna göre <∈ (ℤ )’ın bir açık alt kümesidir. [ ,…, Böyle bir kümeye ‘ sıralamların kümesi { ,…, } için { , … , } kümesini olsun. Yani { ,…, } göre { , … , }, ’nın bir Grobner bazıdır} olur. Ayrıca Önerme 5.1.6’ya göre sıralamasına göre (ℤ ) = ⋃ { { ,…, } ∩ , ∩ { ,…, } denir. ’nın Grobner bazı yapan = {≤∈ { ,…, } kümesi açıktır. (ℤ )| ≤ sıralamasına kümesi boş küme olabilir. { ,…, } , ’nın bir Grobner bazıdır. Şimdi ≤∈ ,…, }⊂ , ] ideali için her monomial sıralamasıyla ’nın bir Grobner bazı olan bir sonlu { , … , } ⊂ kümesi vardır. İspat: Her { , … , } ∈ = olur. Sonuç 5.1.1’e göre 35 her monomial (ℤ ) alalım. (ℤ ) kompakt 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA olduğundan sonlu bir , { ,…, { ,…, }, { }, … , { ,…, Aşağıdaki örnek Sonuç 5.1.1’in ℤ { , ,…, } örtüsü vardır. Buna göre , … , ℎ , … , ℎ } kümesi ’nın evrensel Grobner bazıdır. ,…, [ , Örnek 5.1.8: Osman UYAR için geçerli olmadığını gösteriyor. , … ] içindeki monomiallerin monoidi ℤ ’a izomorfiktir. , … } kümesi üzerindeki herhangi bir < lineer sıralaması aşağıdaki gibi bir lexiographic sıralama meydana getirir. = … ve ≠ olsun. < … olmak üzere < sıralaması ile < ancak ve ancak [ , = olur. [ , [ , , … ] üzerinde , … ] içinde keyfi iki monomial en küçük değişken olsun. O zaman lexiograhic anlamına gelmek üzere , … ] üzerindeki böyle bir sıralamayı < ile gösteririz. < sıralaması bir iyi sıralamadır ⇔ < bir iyi sıralamadır. < , < , … , < , … iyi sıralamaların bir dizisi olsun. Bir < sıralaması için ℤ ’ın { } ∈ℤ } ∈ℤ (< , < ) = < < < … olsun. , { ,,,,, olan monomiallerinin kümesi olsun. filtrasyonu metriği < , < ∈ < filtrasyonunu düşünelim öyle ki toplam derecesi en fazla { < …< (ℤ ) için, } kümesinin (ℤ ) üzerinde bir metrik meydana getirir. Bu 1⁄2 , r = max{r| < | =< | } ise 0, max{r| < | =< | } yoksa olarak tanımlanır. { , , … } üzerindeki < , < , … , < , … iyi sıralamaların dizisini düşünelim. Bu dizinin belirlediği < , < , … , < , … lexiographic iyi sıralamaların dizisi metriğine göre yakınsaktır. Şimdi … < 36 < …< < ile belirli 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA Osman UYAR lexiographic sıralama tanımlayalım. < , < , … , < , … lexiographic yeni bir < sıralamaların dizisinin < lexiographic sıralamasına yakınsadığını gösterelim. >0 1⁄2 < için verilsin. 1⁄2 < olacak şekilde bir < | < , olup bu dizi < =< | [ , ∈ ℕ alalım. ≥ sıralamasına yakınsar. Böylece olur. Ayrıca < iken = 1,2, … , sıralaması ile bir en küçük eleman olmadığından , … ] üzerinde bir iyi sıralama değildir. Buna göre (ℤ ), (< , < ) = (ℤ )’ın bir kapalı alt kümesi değildir. 37 5. GROBNER BAZINA BİR UYGULAMA 38 Osman UYAR KAYNAKLAR ADAM S. SİKORA, Topology on the spaces of ordering groups, Bull. London Math. Soc. (2004) B. H. NEUMANN, ‘On ordered groups’, Amer. J. Math. 71 (1949) 202-252 D. COX, J. LITTLE and D. O’SHEA, Ideals, varieties, and algorithms, an introduction to computational algebraic geometry and commutative algebra, 2nd edn (Springer, New York, 1997) E. P. SIMBIREVA, ‘On the theory of partially ordered groups’, Mat. Sbornik 20 (1947) 145-178 (in Russian) H. H. TEH, ‘Construction of orders in abelian groups’, Proc. Camb. Phil. Soc.57 (1961) 467-482 L. FUCHS, Partially ordered algebraic systems (Permagon Press, Oxford, 1963) M. HALL JR., The Theory of Groups (Macmillan and Co., New York, 1959) N. SCHWARTZ, ‘Stability of Grobner bases’, J. Pure Appl. Algebra 53 (1998) 171186 STEPHEN WİLLARD, General Topology, Addison-Wesley Series in Math. (1970) T. BECKER and V. WEISPFENNING, Grobner bases, a computational approach to algebra, Grad. Texts in Math. (Springer, 1993) W. ADAMS and P. LOUSTAUNAU, An introduction to Grobner bases, Grad. Stud. Math. 3 (Amer. Soc., Providence, RI, 1994) 39 40 ÖZGEÇMİŞ 1984 tarihinde Adana’da doğdu. 2002 yılında Adana Özel Akdeniz Lisesi’nden mezun oldu. 2009 yılında Samsun 19 Mayıs Üniversitesi Matematik Bölümünü bitirdi. 2010 yılında Çukurova Üniversitesi Matematik Bölümü Yüksek lisansını kazandı ve aynı yılda Matematik Bölümünde Yüksek lisansa başladı. 41