Решётка подалгебр универсальной алгебры
Решётка пода́лгебр универса́льной а́лгебры , частично упорядоченное (отношением теоретико-множественного включения) множество всех подалгебр алгебры . Для произвольных их супремумом будет подалгебра, порождённая и , а их инфимумом – пересечение . Пересечение подалгебр может быть пустым, поэтому для некоторых типов алгебр (например, для полугрупп и решёток) к числу подалгебр относят и пустое множество. Для любой алгебры решётка подалгебр является алгебраической и обратно, для любой алгебраической решётки существует алгебра такая, что (теорема Биркгофа – Фринка). Любая решётка вложима в решётку для некоторой группы .
Решётка подалгебр – одна из основных производных структур, сопоставляемых алгебре (наряду с такими структурами, как группа автоморфизмов, полугруппа эндоморфизмов, решётка конгруэнций и т. п.). Проблематика, посвящённая изучению связей между алгебрами и их решётками подалгебр, делится на такие аспекты: решёточные изоморфизмы, решёточные характеристики тех или иных классов алгебр, исследование алгебр с различными ограничениями на решётки подалгебр. Алгебры и называются решёточно изоморфными, если ; всякий изоморфизм на называется решёточным изоморфизмом (или проектированием) на . Изоморфные алгебры решёточно изоморфны, обратное же далеко не обязательно. Говорят, что алгебра решёточно определяется (в данном классе ), если для любой однотипной с ней алгебры (из ) из следует . В некоторых случаях (например, для полугрупп) понятие решёточной определяемости расширяют добавлением в заключение импликации условия «или антиизоморфна », т. к. антиизоморфные полугруппы также решёточно изоморфны. Классический пример решёточной определяемости доставляет первая основная теорема проективной геометрии (см. Бэр. 1955), где в качестве рассматриваются векторные пространства над телами. Решёточно определяющимися являются также всякая абелева группа, содержащая два независимых элемента бесконечного порядка, всякая свободная группа (свободная полугруппа) и группа (полугруппа), нетривиально разложимая в свободное произведение, всякая нильпотентная группа без кручения, всякая коммутативная полугруппа с законом сокращения и без идемпотентов, всякая свободная полугруппа идемпотентов, свободная полурешётка более чем с двумя свободными образующими. При этом нередко оказывается, что каждое проектирование алгебры индуцируется её изоморфизмом (или антиизоморфизмом). Класс однотипных алгебр может содержать решёточно не определяющиеся алгебры, но обладать тем свойством, что из и вытекает, что ; в этом случае говорят, что решёточно определяется (или решёточно замкнут); если при этом алгебры берутся только из класса , то к соответствующему термину добавляют «в классе ». Среди решёточно замкнутых классов – класс всех разрешимых групп.
Многие ограничения, накладываемые на изучаемые алгебры, формулируются в терминах решёток подалгебр; классический пример – условия минимальности и максимальности для подалгебр. удовлетворяет условию максимальности тогда и только тогда, когда все подалгебры в конечно порождённые (см. также Группа с условием конечности, Полугруппа с условием конечности). В качестве других накладываемых на решётки подалгебр ограничений рассматриваются такие теоретико-решёточные свойства, как дистрибутивность, модулярность, различные виды полумодулярности, условие Жордана – Дедекинда, дополняемость, относительная дополняемость и т. д. Например, для группы решётка подалгебр дистрибутивна тогда и только тогда, когда локально циклическая (теорема Оре); условия дистрибутивности изучены и в случае полугрупп, ассоциативных колец, модулей, алгебр Ли и др.
Наряду с изоморфизмами решёток подалгебр рассматриваются дуализмы (т. е. антиизоморфизмы), гомоморфизмы. В случае когда – топологическая алгебра, наиболее естественно сопоставлять ей решётку всех замкнутых подалгебр; соответствующая проблематика также активно разрабатывается.