Кіріспе
Абстракт алгебрадағы операция: нысандарды "күрделірек" нысандарға біріктіру. Тікелей қосынды — математиканың бір саласы — абстракт алгебрадағы құрылымдар арасындағы операция. Ол әртүрлі құрылымдар үшін әртүрлі, бірақ аналогты түрде анықталады. Мысалы, екі абельдік топтың тікелей қосындысы және — басқа абельдік топ, ол реттелген жұптардан тұрады және реттелген жұптарды қосу үшін біз қосындыны анықтаймыз; яғни, қосу координата бойынша анықталады. Мысалы, тікелей қосынды , мұнда — нақты координаттық кеңістік, — декарт жазықтығы болып табылады. Біз кез келген шекті сандағы қосылғыштармен тікелей қосындыларды да құрай аламыз, мысалы , егер және — бірдей алгебралық құрылымдардың түрлері болса (мысалы, барлық абельдік топтар немесе барлық векторлық кеңістіктер). Бұл тікелей қосындының изоморфизмге дейін ассоциативті екендігіне негізделеді. Яғни, кез келген алгебралық құрылымдар үшін , , және — бірдей. Тікелей қосынды да изоморфизмге дейін коммутативті, яғни, кез келген алгебралық құрылымдар үшін және — бірдей. Шекті сандағы абельдік топтардың, векторлық кеңістіктердің немесе модульдердің тікелей қосындысы тиісті тікелей көбейтіндіге канондық түрде изоморфты болады. Алайда, бұл кейбір алгебралық нысандар үшін, мысалы, абельдік емес топтар үшін жалған. Егер шексіз көп нысандар біріктірілсе, тікелей қосынды мен тікелей көбейтінді тіпті абельдік топтар, векторлық кеңістіктер немесе модульдер үшін де изоморфты емес. Мысал ретінде, (саналатын) шексіз көп бүтін сандардың көшірмелерінің тікелей қосындысы мен тікелей көбейтіндісін қарастырайық. Тікелей көбейтіндідегі элемент (1,2,3,…) сияқты шексіз тізбектей болады, бірақ тікелей қосындыда барлық, бірақ шекті сандағы координаттар нөл болуы керек, сондықтан (1,2,3,…) тізбегі тікелей көбейтіндінің элементі болады, бірақ тікелей қосындының элементі болмайды, ал (1,2,0,0,0,…) екеуінің де элементі болады. Көбінесе, егер + таңбасы қолданылса, барлық, бірақ шекті сандағы координаттар нөл болуы керек, ал егер көбейтудің қандай да бір түрі қолданылса, барлық, бірақ шекті сандағы координаттар 1 болуы керек. Техникалық тұрғыдан алғанда, егер қосылғыштар болса , тікелей қосынды — барлық i үшін шекті сандағы мәндерден басқасы нөлге тең болатын топтамалар жиынтығы ретінде анықталады. Тікелей қосынды тікелей көбейтіндіге кіреді, бірақ индекс жиынтығы шексіз болған кезде қатаң кішірек, себебі тікелей көбейтіндінің элементінің шексіз көп нөлден басқа координаттары болуы мүмкін.
The direct sum is an operation between structures in abstract algebra, a branch of mathematics. It is defined differently, but analogously, for different kinds of structures. As an example, the direct sum of two abelian groups and is another abelian group consisting of the ordered pairs where and To add ordered pairs, we define the sum to be ; in other words addition is defined coordinate wise. For example, the direct sum , where is real coordinate space, is the Cartesian plane, A similar process can be used to form the direct sum of two vector spaces or two modules. We can also form direct sums with any finite number of summands, for example , provided and are the same kinds of algebraic structures (e. g., all abelian groups, or all vector spaces). This relies on the fact that the direct sum is associative up to isomorphism. That is, for any algebraic structures , , and of the same kind. The direct sum is also commutative up to isomorphism, i. e. for any algebraic structures and of the same kind. The direct sum of finitely many abelian groups, vector spaces, or modules is canonically isomorphic to the corresponding direct product. This is false, however, for some algebraic objects, like nonabelian groups. In the case where infinitely many objects are combined, the direct sum and direct product are not isomorphic, even for abelian groups, vector spaces, or modules. As an example, consider the direct sum and direct product of (countably) infinitely many copies of the integers. An element in the direct product is an infinite sequence, such as (1,2,3, ) but in the direct sum, there is a requirement that all but finitely many coordinates be zero, so the sequence (1,2,3, ) would be an element of the direct product but not of the direct sum, while (1,2,0,0,0, ) would be an element of both. Often, if a + sign is used, all but finitely many coordinates must be zero, while if some form of multiplication is used, all but finitely many coordinates must be 1. In more technical language, if the summands are , the direct sum is defined to be the set of tuples with such that for all but finitely many i. The direct sum is contained in the direct product , but is strictly smaller when the index set is infinite, because an element of the direct product can have infinitely many nonzero coordinates.
Мысалдар
xy жазықтығы, екі өлшемді векторлық кеңістік, екі бір өлшемді векторлық кеңістіктің тікелей қосындысы ретінде қарастырылуы мүмкін, атап айтқанда x және y осьтері. Бұл тікелей қосындыда x және y осьтері тек бастапқы нүктеде (нөлдік вектор) қиылысады. Қосу координата бойынша анықталады, яғни , бұл векторлық қосумен бірдей. Екі құрылым және берілген болса, олардың тікелей қосындысы деп жазылады. Индекстелген құрылымдар отбасы, индексімен белгіленген , тікелей қосындысы деп жазылуы мүмкін. Әрбір Ai құрылымы A тікелей қосылғышы деп аталады. Егер индекс жиынтығы шекті болса, тікелей қосынды тікелей көбейтіндіге тең. Топтар жағдайында, егер топтық операциясы ретінде жазылса, "тікелей қосынды" термині қолданылады, ал егер топтық операциясы ретінде жазылса, "тікелей көбейтінді" термині қолданылады. Индекс жиынтығы шексіз болған кезде тікелей қосынды тікелей көбейтіндіден өзгеше, себебі тікелей қосындыда барлық координаттардың тек шекті саны ғана нөлден өзгеше болуы керек.
Ішкі және сыртқы тікелей сомалар
Ішкі және сыртқы тікелей сомалар арасында айырмашылық жасалады, бірақ екеуі изоморфты. Егер қосылғыштар бірінші кезекте анықталса, содан кейін тікелей сома қосылғыштар арқылы анықталса, онда ол сыртқы тікелей сома болады. Мысалы, егер нақты сандарды анықтап, содан кейін тікелей соманы анықтасақ, онда ол сыртқы деп аталады. Ал егер біз алдымен алгебралық құрылымды анықтап, содан кейін оны екі ішкі құрылымның – және – тікелей сомасы ретінде жазсақ, онда тікелей сома ішкі деп аталады. Бұл жағдайда, -ның әрбір элементін –ның және –ның элементтерінің алгебралық комбинациясы түрінде бірегей түрде өрнектеуге болады. Ішкі тікелей соманың мысалы ретінде (алтыға бөлінген қалдықтар) бүтін сандарды қарастырайық, олардың элементтері болып табылады. Бұл оны ішкі тікелей сома ретінде өрнектеуге болады.
Модульдердің тікелей қосындысы
Модульдердің тікелей қосындысы – бірнеше модульді жаңа модульге біріктіретін құрылым. Осы құрылымның ең көп таныс мысалдары векторлық кеңістіктерді қарастырғанда кездеседі, олар өріс үстіндегі модульдер болып табылады. Бұл құрылымды Банах кеңістіктері мен Хилберт кеңістіктеріне де қолдануға болады.
Топтар санатындағы тікелей сомалар мен қосалқы өнімдер
Дегенмен, тікелей қосынды (абельдік топтардың тікелей қосындысымен бірдей анықталған) топтар санатындағы топтардың копродуктісі емес. Сондықтан, осы санат үшін, қандай да бір шатасуды болдырмау мақсатында, категориалық тікелей қосынды көбінесе копродукт деп аталады.
Сақиналардың тікелей жиынтығы
Кейбір авторлар екі сақинаның тікелей қосындысы туралы айтқанда, шын мәнінде тікелей көбейтіндіні меңзейді, бірақ мұндайдан аулақ болу керек, себебі ол сақиналардан табиғи гомоморфизмдерді қабылдамайды және : атап айтқанда, жіберу картасы сақина гомоморфизмі емес, өйткені ол 1-ді жібермейді (егер деп есептесек). Осылайша, бұл сақиналар санатындағы копродукт емес және тікелей қосынды ретінде жазылуға болмайды. (Коммутативті сақиналар санатындағы копродукт – сақиналардың тензорлық көбейтіндісі. Сақиналар санатында копродукт топтардың еркін көбейтіндісіне ұқсас құрылыммен беріледі.) Тікелей қосынды терминологиясы мен белгілемесін пайдалану, әсіресе шексіз сақиналар жиынымен жұмыс істегенде қиындық тудырады: егер шексіз көп нөлдік емес сақиналар жиыны болса, онда жатқан қосымша топтардың тікелей қосындысы мүшелік көбейтумен жабдықталуы мүмкін, бірақ бұл көбейтулік бірліксіз сақина, яғни rng шығарады.
Матрицалардың тікелей қосындысы
Кез келген матрицалар және үшін, тікелей қосындысы – егер екеуі де шаршы матрицалар болса, олардың блок диагональдық матрицасы ретінде, ал егер шаршы болмаса – сәйкес блок матрицасы ретінде анықталады.
Гомоморфизмдер
Тікелей жиынтық I-дегі әр j үшін проекциялық гомоморфизммен және I-дегі әр j үшін копроекциямен жабдықталған. Егер тағы бір алгебралық құрылым (сол қосымша құрылыммен) және I-дегі әрбір j үшін гомоморфизмдер берілген болса, онда gj-дің қосындысы деп аталатын бірегей гомоморфизм болады, ол барлық j үшін орындалады. Осылайша, тікелей жиынтық тиісті санаттағы копродукт болып табылады.