重?cái)?shù)為5的數(shù)字半群的不可約性研究

凌燕 孫廣人

摘 ?要：本文研究了重?cái)?shù)為5的數(shù)字半群的不可約性。通過(guò)計(jì)算數(shù)字半群的虧格和Frobenius數(shù)，刻畫了重?cái)?shù)為5的數(shù)字半群的特點(diǎn)，分析了重?cái)?shù)為5的不可約數(shù)字半群和5-不可約數(shù)字半群之間的關(guān)系，進(jìn)而確定了哪些重?cái)?shù)為5的不可約數(shù)字半群也是5-不可約數(shù)字半群。最后對(duì)重?cái)?shù)為5的數(shù)字半群，通過(guò)分類列表整理的形式，分別列出嵌入維數(shù)為3、4和5的數(shù)字半群，對(duì)其不可約性和5-不可約性的關(guān)系進(jìn)行了初步研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字半群;不可約;Frobenius數(shù);虧格

中圖分類號(hào)：O152.7 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）14-0013-05

Irreducible Numerical Semigroup with Multiplicity 5

LING Yan，SUN Guangren

（School of Mathematics and Computational Sciences，Anqing Normal University，Anqing ?246133，China）

Abstract：In this paper，we study the irreducibility of digital semigroups with multiplicity 5. And completely describes the characteristics of the numerical semigroup with the multiplicity and analyzed the relationship between the irreducible numerical semigroup with the multiplicity of 5 and the 5- irreducible numerical semigroup by calculating the genus of the numerical semigroup and the Frobenius number. Furthermore，it is determined which irreducible numerical semigroups with multiplicity 5 are also irreducible numerical semigroups with multiplicity 5-. Finally，we list the numerical semigroups with embedding dimensions of 3，4 and 5 separately by the classification list for the numerical semigroup with a multiplicity of 5，and then the relationship between the 5 irreducibility and the 5-reducibility is studied.

Keywords：numerical semigroups;irreducible;Frobenius number;genus

0 ?引 ?言

數(shù)字半群是幺半群的重要分支，它是在研究線性Diophan-tine方程的非負(fù)整數(shù)解的時(shí)候出現(xiàn)的，且與單項(xiàng)式定義的曲線密切相關(guān)[1]。在最初的時(shí)候，數(shù)字半群研究的大多數(shù)問(wèn)題都僅與初等數(shù)論有關(guān)，但在上個(gè)世紀(jì)后半葉，由于它在代數(shù)幾何學(xué)中的應(yīng)用被發(fā)現(xiàn)，使得它吸引了許多代數(shù)與幾何領(lǐng)域的研究者。此外，關(guān)于數(shù)字半群理論的更多內(nèi)容可以在Rosales和García-Sánchez的專著中找到[2]。在研究數(shù)字半群的理論中，數(shù)字半群的不可約性一直是研究的熱點(diǎn)，它在很多文獻(xiàn)中都得到了廣泛的研究[3-8]。在對(duì)不可約數(shù)字半群的研究中，Blanco和Rosales在他們的文獻(xiàn)中拓展了不可約性的概念，引出了m-不可約數(shù)字半群[9]。該文獻(xiàn)還刻畫了m-不可約數(shù)字半群的特殊間隙、虧格及Frobenius數(shù)。在文獻(xiàn)[10]中，作者根據(jù)Frobenius數(shù)、虧格等主要量刻畫了3-不可約、4-不可約數(shù)字半群的特征。本文則是在文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上，探究出重?cái)?shù)為5的不可約數(shù)字半群和5-不可約數(shù)字半群的關(guān)系，從而找出哪些重?cái)?shù)為5的不可約數(shù)字半群也是5-不可約數(shù)字半群。

1 ?3-不可約數(shù)字半群和4-不可約數(shù)字半群

設(shè)q是有理數(shù)，我們用[q]=min{z∈Z：q≤z}表示不小于q的最小整數(shù)。顯然，若S是數(shù)字半群，則g（S）≥

對(duì)于數(shù)字半群S，若S滿足條件S=〈A〉，則稱A是S的生成元系，集合A中的元素稱為S的生成元;若A的任意真子集都不能生成S，則稱A是S的極小生成元系。每個(gè)數(shù)字半群S都有唯一的極小生成元系，且極小生成元系中元素的個(gè)數(shù)是有限的。

定義3：令{n1

定義4：令S是一個(gè)數(shù)字半群，不屬于數(shù)字半群S的最大整數(shù)稱為該半群的Frobenius數(shù)，用F（S）表示，N＼S的元素的個(gè)數(shù)叫作數(shù)字半群的虧格，用g（S）表示。

定義5：S是一個(gè)數(shù)字半群，若S不能表示為真包含它的兩個(gè)數(shù)字半群的交集，則稱S為不可約數(shù)字半群。

定義6：S是一個(gè)重?cái)?shù)為m的數(shù)字半群，若S不能表示為真包含它的且重?cái)?shù)為m的兩個(gè)數(shù)字半群的交集，則稱S為m-不可約數(shù)字半群。

定義7：S是一個(gè)數(shù)字半群，n≠0，則Ap（S，n）={s∈S|s-n?S}。

命題1[2]：S是一個(gè)數(shù)字半群，e（S）為S的嵌入維數(shù)，m（S）為S的重?cái)?shù)，則e（S）≤m（S）。

命題2[11]：S是m-不可約數(shù)字半群，則以下條件等價(jià)：

（1）S={x∈N：x≥m}∪{0}。

（2）S={x∈N：x≥m，x≠F（S）}∪{0}。

（3）S是不可約數(shù)字半群。

命題3[11]：S是不可約數(shù)字半群的充要條件是g（S）= ?。

引理1[11]：若S是一個(gè)m-不可約數(shù)字半群，則：

引理2[11]：若S是一個(gè)重?cái)?shù)為m-不可約數(shù)字半群，則S是m-不可約數(shù)字半群的充要條件為g（S）=m-1，m， ?。

引理3[12]：任意一個(gè)3-不可約數(shù)字半群是不可約的。

引理4[12]：除{0，4，→}外，任意一個(gè)4-不可約數(shù)字半群是不可約的（→表示4以后的所有自然數(shù)）。

推論1[11]：S是不可約數(shù)字半群：

（1）若F（S）為奇數(shù)，則S是對(duì)稱數(shù)字半群。

（2）若F（S）為偶數(shù)，則S是偽對(duì)稱數(shù)字半群。

推論2[11]：S是m-不可約數(shù)字半群：

（1）若F（S）為奇數(shù)，則S是m-對(duì)稱數(shù)字半群。

（2）若F（S）為偶數(shù)，則S是m-偽對(duì)稱數(shù)字半群。

推論3：S是數(shù)字半群，e（S）=2，則S是對(duì)稱數(shù)字半群。

2 ?5-不可約數(shù)字半群

推論4：若S是數(shù)字半群，e（S）=2，m（S）=5，則S一定是對(duì)稱數(shù)字半群。

證明：由于e（S）=2，m（S）=5，所以存在不被5整除的正整數(shù)b，使得S=〈5，b〉，則F（S）=5b-5-b=4b-5，故F（S）一定為奇數(shù)，所以S是對(duì)稱數(shù)字半群。

S是數(shù)字半群，若對(duì)任意的s∈S，有x?S且x+s∈S，我們把這樣的整數(shù)x叫作S的偽Frobenius數(shù)，通常用PF（S）表示數(shù)字半群S的偽Frobenius數(shù)的集合，它的基數(shù)我們叫作數(shù)字半群S的型，用t（S）表示。由定義顯然可以知道t（S）∈PF（S），其是PF（S）集合中最大的一個(gè)數(shù)。

例1：S是由〈5，b〉生成的數(shù)字半群，則Ap（S，5）={0，b，2b，3b，4b}，可以得出PF（S）={4b-5}，因此t（S）=1。如S=〈5，9〉，Ap（S，5）={0，9，18，27，36}，PF（S）=36。

引理4：當(dāng)e（S）=2時(shí)，任意一個(gè)5-不可約數(shù)字半群一定是不可約的。

證明：由推論3可知，嵌入維數(shù)為2的數(shù)字半群一定是對(duì)稱數(shù)字半群，且不可約數(shù)字半群分為對(duì)稱數(shù)字半群和偽對(duì)稱數(shù)字半群，所以當(dāng)e（S）=2時(shí)，任意一個(gè)5-不可約數(shù)字半群一定是不可約的。

引理5：當(dāng)e（S）=3時(shí)，任意一個(gè)5-不可約數(shù)字半群一定是不可約的。

證明：令S是5-不可約數(shù)字半群，{5