單位元(unit element)也称恒等元(identity element)、中立元(neutral element)、恒元,是集合裏的一種特殊元素,與該集合裏的二元運算有關。單位元和其他元素結合時,並不會改變那些元素。單位元在群和其他相關概念中都有使用。
設為一帶有一二元運算的集合(稱為原群)。若內有一元素對S內所有元素a满足,則被稱為左單位元;若满足,则稱為右單位元。而若同時為左單位元及右單位元,則稱為雙邊單位元,又簡稱為單位元。
對應加法的單位元稱為加法單位元(通常被標為0),而對應乘法的單位元則稱為乘法單位元(通常被標為1)。這一區分大多被用在有兩個二元運算的集合上,比如環。
例子
| 集合 | 運算 | 單位元 |
|---|
| 實數 | +(加法) | |
| 實數 | ·(乘法) | 1 |
| 實數 | (乘方) | 1(只為右單位元) |
| 複數 | +(加法) | |
| 複數 | ·(乘法) | 1 |
| 矩陣 | +(加法) | 零矩陣 |
| 方陣 | ·(乘法) | 單位矩陣 |
| 所有從集合M映射至其自身的函數 | (函數複合) | 單位函數 |
| 所有從集合M映射至其自身的函數 | (摺積) | (狄拉克δ函數) |
| 字串 | 串接 | 空字元串 |
| 擴展的實數軸 | 最大值 | |
| 擴展的實數軸 | 最小值 | |
| 集合M的子集 | (交集) | M |
| 集合 | (聯集) | (空集) |
| 布爾邏輯 | (邏輯與) | ⊤(真值) |
| 布爾邏輯 | (邏輯或) | ⊥(假值) |
| 閉二維流形 | #(連通和) | |
| 只兩個元素 | * 定義為 且
| 和都是左單位元,但不存在右單位元和雙邊單位元 |
如最後一個例子所示,有多個左單位元是可能的,且事實上,每一個元素都可以是左單位元。同樣地,右單位元也一樣。但若同時存在有右單位元和左單位元,則它們會相同,且仅存在一個雙邊單位元。要證明這個,設為左單位元且為右單位元,則。特別的,不存在兩個以上的單位元。若有兩個單位元和,則必同時等於和。
一個代數也可能沒有單位元。最常见的例子為向量的內積和外積。前者缺乏單位元的原因在於,相乘的兩個元素都會是向量,但乘積卻會是個純量。而外積缺乏單位元的原因則在於,任一非零外積的方向必和相乘的兩個向量相正交,因此不可能得出一個和原向量指向同方向的外積向量。
参考
- 存档副本. [2023-07-19]. (原始内容存档于2023-07-19).
另見
维基百科, wiki, wikipedia, 百科全书, 书籍, 图书馆, 文章, 阅读, 免费下载, 关于 單位元 的信息, 什么是 單位元?單位元 是什么意思?