الملكية الترابطية
في الرياضيات ، تُعرف خاصية التجميع [ 1 ] بأنها خاصية لبعض العمليات الثنائية ، حيث لا يؤدي تغيير ترتيب الأقواس في التعبير إلى تغيير النتيجة. وفي منطق القضايا ، يُعد التجميع قاعدة استبدال صحيحة للتعبيرات في البراهين المنطقية .
في تعبير يحتوي على تكرارين أو أكثر متتاليين لنفس عامل التجميع، لا يهم ترتيب تنفيذ العمليات طالما لم يتغير تسلسل المعاملات . أي (بعد إعادة كتابة التعبير باستخدام الأقواس، وبصيغة التدوين الوسطي إن لزم الأمر)، فإن إعادة ترتيب الأقواس في هذا التعبير لن يغير قيمته. انظر المعادلات التالية:
على الرغم من إعادة ترتيب الأقواس في كل سطر، إلا أن قيم التعبيرات لم تتغير. وهذا ينطبق دائمًا عند إجراء عمليات جمع وضرب الأعداد الحقيقية ، لأن جمع وضرب الأعداد الحقيقية عمليتان تجميعيتان.
لا تُعدّ خاصية التجميع مرادفةً لخاصية التبديل ، التي تُعنى بتأثير ترتيب المُعاملين على النتيجة. فعلى سبيل المثال، لا يُؤثّر الترتيب في ضرب الأعداد الحقيقية، أي أن a × b = b × a ، لذا نقول إن ضرب الأعداد الحقيقية عملية تبديلية. مع ذلك، فإن عمليات مثل تركيب الدوال وضرب المصفوفات هي عمليات تجميعية، ولكنها ليست تبديلية (عمومًا).
تُعدّ العمليات التجميعية شائعة في الرياضيات؛ بل إنّ العديد من البنى الجبرية (مثل أنصاف الزمر والفئات ) تتطلب صراحةً أن تكون عملياتها الثنائية تجميعية. مع ذلك، فإنّ العديد من العمليات المهمة والمثيرة للاهتمام غير تجميعية؛ ومن أمثلتها الطرح ، والرفع إلى الأسس ، والضرب الاتجاهي للمتجهات . وعلى عكس الخصائص النظرية للأعداد الحقيقية، فإنّ جمع الأعداد العشرية في علوم الحاسوب ليس تجميعيًا، ويمكن أن يكون لاختيار كيفية تجميع التعبير تأثير كبير على خطأ التقريب.
تعريف

بصورة رسمية، عملية ثنائيةيُطلق على المجموعة S اسم المجموعة التجميعية إذا كانت تحقق قانون التجميع :
- للجميعفي جنوب .
هنا، يتم استخدام ∗ لاستبدال رمز العملية، والذي قد يكون أي رمز، وحتى غياب الرمز ( التجاور ) كما هو الحال في الضرب .
- للجميعفي جنوب .
يمكن أيضًا التعبير عن قانون التجميع باستخدام الترميز الوظيفي على النحو التالي:
قانون التجميع المعمم

إذا كانت العملية الثنائية تجميعية، فإن تطبيقها المتكرر ينتج عنه نفس النتيجة بغض النظر عن كيفية إدخال أزواج الأقواس الصحيحة في التعبير. [ 2 ] وهذا ما يسمى قانون التجميع المعمم .
عدد الأقواس الممكنة هو ببساطة العدد الكاتالوني . ، لعدد n من العمليات على n + 1 قيمة. على سبيل المثال، يمكن كتابة ناتج 3 عمليات على 4 عناصر (مع تجاهل تباديل الوسائط) على النحو التالي:الطرق الممكنة:
إذا كانت عملية الضرب تجميعية، فإن قانون التجميع العام ينص على أن جميع هذه التعبيرات ستؤدي إلى نفس النتيجة. لذا، ما لم يكن للتعبير الذي تم حذف الأقواس منه معنى مختلفًا بالفعل (انظر أدناه)، يمكن اعتبار الأقواس غير ضرورية، ويمكن كتابة "الضرب" بشكل لا لبس فيه على النحو التالي:
مع ازدياد عدد العناصر، يزداد عدد الطرق الممكنة لإدراج الأقواس بسرعة، لكنها تظل غير ضرورية لإزالة الغموض.
من الأمثلة على عدم نجاح هذا الأسلوب هو الشرط الثنائي المنطقي ↔ . فهو شرط تجميعي؛ وبالتالي، فإن A ↔ ( B ↔ C ) يكافئ ( A ↔ B ) ↔ C ، ولكن A ↔ B ↔ C تعني في أغلب الأحيان ( A ↔ B ) و( B ↔ C ) ، وهو أمر غير متكافئ.
أمثلة

تتضمن بعض الأمثلة على العمليات التجميعية ما يلي.
- يمكن حساب دمج السلاسل الثلاث
"hello"عن طريق دمج السلسلتين الأوليين (مما ينتج عنه" ") وإضافة السلسلة الثالثة ( )، أو عن طريق ضم السلسلتين الثانية والثالثة (مما ينتج عنه ) ودمج السلسلة الأولى ( ) مع النتيجة. الطريقتان تعطيان نفس النتيجة؛ فدمج السلاسل عملية تجميعية (وليست تبديلية)."world""hello ""world"" world""hello" - في علم الحساب ، تُعتبر عمليتا جمع وضرب الأعداد الحقيقية عمليتين تجميعيتين؛ أي بسبب خاصية التجميع، يمكن حذف أقواس التجميع دون أي لبس.
- العملية التافهة x ∗ y = x (أي أن النتيجة هي الوسيط الأول، بغض النظر عن الوسيط الثاني) هي عملية تجميعية وليست تبديلية. وبالمثل، فإن العملية التافهة(أي أن النتيجة هي الوسيط الثاني، بغض النظر عن الوسيط الأول) هي عملية تجميعية ولكنها ليست عملية تبديلية.
- جمع وضرب الأعداد المركبة والأعداد الرباعية عملية تجميعية. جمع الأعداد الثمانية عملية تجميعية أيضاً، لكن ضرب الأعداد الثمانية عملية غير تجميعية.
- تعمل وظائف القاسم المشترك الأكبر والمضاعف المشترك الأصغر بشكل ترابطي.
- أخذ تقاطع أو اتحاد المجموعات :
- إذا كانت M مجموعة ما و S تشير إلى مجموعة جميع الدوال من M إلى M ، فإن عملية تركيب الدوال على S هي عملية تجميعية:
- بشكل أعم قليلاً، إذا كانت لدينا أربع مجموعات M و N و P و Q ، حيث h : M → N و g : N → P و f : P → Q ، فإن كما في السابق. باختصار، إن تكوين الخرائط هو دائماً ترابطي.
- في نظرية الفئات ، يكون تركيب التشكلات ترابطياً بحكم التعريف. وتنتج ترابطية الدوال والتحويلات الطبيعية من ترابطية التشكلات.
- لنفترض مجموعة تحتوي على ثلاثة عناصر، A و B و C. العملية التالية:
هي عملية تجميعية. لذا، على سبيل المثال، A ( B C ) = ( AB ) C = A. هذه العملية ليست تبديلية.× أ ب ج أ أ أ أ ب أ ب ج ج أ أ أ - بما أن المصفوفات تمثل دوال خطية ، وضرب المصفوفات يمثل تركيب الدوال، يمكن للمرء أن يستنتج مباشرة أن ضرب المصفوفات عملية تجميعية. [ 3 ]
- بالنسبة للأعداد الحقيقية (ولأي مجموعة مرتبة ترتيباً كلياً )، فإن عملية الحد الأدنى والحد الأقصى هي عملية تجميعية:
المنطق الافتراضي
قاعدة الاستبدال
في منطق القضايا القياسي القائم على وظائف الصدق، يُعدّ كلٌّ من التجميع [ 4 ] [ 5 ] أو الترابطية [ 6 ] قاعدتين صحيحتين للاستبدال . تسمح هاتان القاعدتان بنقل الأقواس في التعبيرات المنطقية ضمن البراهين المنطقية . وهاتان القاعدتان (باستخدام ترميز الروابط المنطقية ) هما:
و
أين "" هو رمز ميتالوجيكي يمثل "يمكن استبداله في البرهان بـ".
الروابط الوظيفية الصادقة
خاصية التجميع هي إحدى خصائص بعض الروابط المنطقية في منطق القضايا الصادق . تُبيّن المكافئات المنطقية التالية أن خاصية التجميع هي إحدى خصائص روابط معينة. ما يلي (وعكسها، لأن ↔ تبديلي) هي عبارات صحيحة منطقية .
- خاصية الترابط في الانفصال
- خاصية التجميع في الاقتران
- خاصية التكافؤ التجميعية
يُعد الإنكار المشترك مثالاً على رابط وظيفي حقيقي غير ترابطي .
عملية غير ترابطية
عملية ثنائيةيُطلق على العنصر الموجود على مجموعة S والذي لا يحقق قانون التجميع اسم عنصر غير تجميعي . رمزياً،
في مثل هذه العملية، يكون ترتيب التقييم مهماً. على سبيل المثال:
كذلك، على الرغم من أن عملية الجمع تجميعية بالنسبة للمجاميع المنتهية، إلا أنها ليست تجميعية داخل المجاميع غير المنتهية ( المتسلسلات ). على سبيل المثال، بينما
تُعدّ بعض العمليات غير التجميعية أساسية في الرياضيات. وتظهر غالبًا على شكل عملية ضرب في بنى تُسمى الجبر غير التجميعي ، والتي تتضمن أيضًا عملية جمع وضربًا قياسيًا . ومن الأمثلة على ذلك الأوكتونيونات وجبر لي . في جبر لي، تُحقق عملية الضرب متطابقة جاكوبي بدلًا من قانون التجميع؛ وهذا يسمح بتجريد الطبيعة الجبرية للتحويلات المتناهية الصغر .
ومن الأمثلة الأخرى شبه المجموعة ، وشبه الحقل ، والحلقة غير الترابطية ، والصهارة التبادلية غير الترابطية .
عدم تجميعية حسابات الفاصلة العائمة
في الرياضيات، تُعتبر عمليتا جمع وضرب الأعداد الحقيقية عمليتين تجميعيتين. في المقابل، في علوم الحاسوب، لا تُعتبر عمليتا جمع وضرب الأعداد العشرية عمليتين تجميعيتين، إذ قد تحدث أخطاء تقريب مختلفة عند جمع قيم ذات أحجام متباينة بترتيب مختلف. [ 7 ]
ولتوضيح ذلك، لنفترض تمثيلًا بنظام الفاصلة العائمة مع جزء ذي دلالة مكون من 4 بتات :
على الرغم من أن معظم الحواسيب تُجري العمليات الحسابية باستخدام 24 أو 53 بتًا من الجزء الكسري، [ 8 ] إلا أن هذا لا يزال مصدرًا مهمًا لأخطاء التقريب، وتُعدّ طرقٌ مثل خوارزمية جمع كاهان من الوسائل المُستخدمة لتقليل هذه الأخطاء. وقد يُصبح هذا الأمر إشكاليًا بشكل خاص في الحوسبة المتوازية. [ 9 ] [ 10 ]
رموز العمليات غير التجميعية
بشكل عام، يجب استخدام الأقواس للإشارة إلى ترتيب التقييم إذا ظهرت عملية غير تجميعية أكثر من مرة في التعبير (إلا إذا حددت الصيغة الترتيب بطريقة أخرى، مثلومع ذلك، يتفق علماء الرياضيات على ترتيب معين لتقييم العديد من العمليات غير التجميعية الشائعة. وهذا مجرد اصطلاح تدويني لتجنب استخدام الأقواس.
العملية التجميعية اليسرى هي عملية غير تجميعية يتم تقييمها عادةً من اليسار إلى اليمين، أي
بينما يتم تقييم عملية التجميع اليميني عادةً من اليمين إلى اليسار:
تحدث عمليات التجميع من اليسار وعمليات التجميع من اليمين. تشمل عمليات التجميع من اليسار ما يلي:
يمكن تبرير هذه الصيغة من خلال التماثل الجزئي ، الذي يتيح التطبيق الجزئي.
تشمل العمليات التجميعية اليمنى ما يلي:
- كتابة الأسس للأعداد الحقيقية باستخدام الترميز العلوي
تُستخدم عملية الأسس عادةً مع الأقواس أو بطريقة التجميع من اليمين، لأن عملية الأسس المتكررة من اليسار قليلة الفائدة. ويمكن إعادة كتابة الأسس المتكررة في الغالب باستخدام الضرب.
عند تنسيقها بشكل صحيح، تتصرف الكتابة المرتفعة بشكل طبيعي كمجموعة من الأقواس؛ على سبيل المثال في التعبيريتم إجراء عملية الجمع قبل عملية الأس على الرغم من عدم وجود أقواس صريحةملفوفة حولها. وبالتالي، يُعطى تعبير مثل، الأس الكاملمن القاعدةيتم تقييمها أولاً. ومع ذلك، في بعض السياقات، وخاصة في الكتابة اليدوية، يكون الفرق بين،وقد يصعب رؤيتها. في مثل هذه الحالة، يُفترض عادةً وجود خاصية التجميع من اليمين.
- تعريف الدالة
يمكن تبرير استخدام الترميز التجميعي الأيمن لهذه العمليات من خلال تطابق كاري-هوارد ومن خلال تماثل الكاري .
تشمل العمليات غير الترابطية التي لا يوجد لها ترتيب تقييم تقليدي ما يلي.
- رفع الأعداد الحقيقية إلى الأسس باستخدام الترميز الوسطي [ 16 ]
- عوامل الأسهم لأعلى عند كنوت
- أخذ الضرب الاتجاهي لثلاثة متجهات
- حساب المتوسط الزوجي للأعداد الحقيقية
- أخذ المتمم النسبي للمجموعات
- .
(قارن عدم الاستلزام المادي في المنطق.)
تاريخ
يبدو أن ويليام روان هاميلتون قد صاغ مصطلح "الخاصية الترابطية" [ 17 ] حوالي عام 1844، وهو الوقت الذي كان يفكر فيه في الجبر غير الترابطي للأوكتونيونات التي تعلمها من جون تي. جريفز . [ 18 ]
العلاقة مع خاصية التبديل في حالات خاصة معينة
بشكل عام، العمليات التجميعية ليست تبديلية. مع ذلك، في ظل ظروف خاصة معينة، قد يكون التجميعية تستلزم التبديلية. تكون المؤثرات التجميعية المعرفة على فترة من خط الأعداد الحقيقية تبديلية إذا كانت متصلة وحقنية في كلا المتغيرين. [ 19 ] ومن النتائج المترتبة على ذلك أن كل مؤثر تجميعي متصل على متغيرين حقيقيين، ويكون متزايدًا تمامًا في كل منهما، يكون تبديليًا. [ 20 ]
انظر أيضاً
- اختبار الترابط الضوئي
- المتسلسلة التلسكوبية ، استخدام خاصية التجميع في الجمع لحذف الحدود في متسلسلة لانهائية
- شبه المجموعة هي مجموعة ذات عملية ثنائية تجميعية.
- خاصية التبديل وخاصية التوزيع هما خاصيتان أخريان يتم مناقشتهما بشكل متكرر للعمليات الثنائية.
- تُعتبر الترابطية القوية ، والتبادلية ، والمرونة ، والترابطية من الرتبة N أشكالاً ضعيفة من الترابطية.
- كما توفر هويات موفانغ شكلاً ضعيفاً من أشكال الترابط.
- معادلة التجميع
مراجع
- ↑ هانغرفورد، توماس و. (1974). الجبر ( الطبعة الأولى). سبرينغر . ص 24. ISBN 978-0387905181
التعريف 1.1 (i) a(bc) = (ab)c لجميع a و b و c في
G. - ↑ دوربين، جون ر. (1992). الجبر الحديث: مقدمة ( الطبعة الثالثة). نيويورك: وايلي. ص 78. ISBN 978-0-471-51001-7.
لوإذا كانت عناصر مجموعة ذات عملية تجميعية، فإن الناتجلا لبس فيه؛ أي أنه سيتم الحصول على نفس العنصر بغض النظر عن كيفية إدخال الأقواس في المنتج.
- ↑ "الترابطية في ضرب المصفوفات" . أكاديمية خان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يونيو 2016 .
- ↑ مور، بروك نويل؛ باركر، ريتشارد (2017). التفكير النقدي ( الطبعة الثانية عشرة). نيويورك: ماكجرو هيل للتعليم. ص 321. ISBN 9781259690877.
- ↑ كوبي، إيرفينغ م.؛ كوهين، كارل؛ ماكماهون، كينيث (2014). مقدمة في المنطق ( الطبعة الرابعة عشرة). إسكس: بيرسون للتعليم. ص 387. ISBN 9781292024820.
- ↑ هيرلي، باتريك جيه؛ واتسون، لوري (2016). مقدمة موجزة في المنطق ( الطبعة الثالثة عشرة). بوسطن: سينجايج ليرنينج. ص 427. ISBN 9781305958098.
- ↑ كنوت، دونالد ، فن برمجة الحاسوب ، المجلد 3، القسم 4.2.2
- ↑ جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) (29 أغسطس 2008). معيار IEEE للحسابات ذات الفاصلة العائمة . doi : 10.1109/IEEESTD.2008.4610935 . ISBN 978-0-7381-5753-5. IEEE Std 754-2008.
- ↑ فيلا، أوريستي؛ تشافاريا-مير، دانيال؛ جورومورثي، فيديا؛ ماركيز، أندريس؛ كريشنامورثي، سريرام، تأثيرات عدم التجميعية في الأعداد العشرية على الحسابات العددية في الأنظمة متعددة الخيوط بشكل مكثف (ملف PDF) ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 15 فبراير 2013 ، تم استرجاعه في 8 أبريل 2014
- ↑ غولدبيرغ، ديفيد (مارس 1991). "ما يجب أن يعرفه كل عالم حاسوب عن الحساب ذي الفاصلة العائمة" ( ملف PDF) . مجلة ACM Computing Surveys . 23 (1): 5-48 . doi : 10.1145/103162.103163 . S2CID 222008826. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 19 مايو 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2016 .
- ↑ جورج مارك بيرغمان "ترتيب العمليات الحسابية"
- ↑ "ترتيب العمليات" . مكان التعليم.
- ↑ "ترتيب العمليات" ، الطابع الزمني 5 دقائق و40 ثانية . أكاديمية خان .
- ↑ "استخدام ترتيب العمليات واستكشاف الخصائص" مؤرشف في 2022-07-16 في Wayback Machine ، القسم 9. وزارة التعليم في ولاية فرجينيا.
- ^ برونشتاين، دي:Taschenbuch der Mathematik ، الصفحات 115-120، الفصل: 2.4.1.1، ISBN 978-3-8085-5673-3
- ↑ الأسس، خاصية التجميع، والترميز الرياضي القياسي . Codeplea. 23 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2016.
- ↑ هاميلتون، دبليو آر (1844-1850). "حول الأعداد الرباعية أو نظام جديد للأعداد التخيلية في الجبر" . مجموعة ديفيد آر. ويلكنز. المجلة الفلسفية . كلية ترينيتي دبلن .
- ↑ بايز، جون سي. (2002). "الأوكتونيونات" (ملف PDF) . نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية . 39 (2): 145-205 . arXiv : math/0105155 . doi : 10.1090/S0273-0979-01-00934- X . ISSN 0273-0979 . MR 1886087. S2CID 586512 .
- ↑ أكزيل، ج. (1966-01-01). محاضرات في المعادلات الوظيفية وتطبيقاتها . دار النشر الأكاديمية. ص 267. ISBN 978-0-08-095525-4. OL 46920179M .
- ↑ لينغ، تشو-هسين (1 سبتمبر 1964). "تمثيل الدوال الترابطية" (ملف PDF) . منشورات الرياضيات . 12 : 189-212 .
- خصائص العمليات الثنائية
- الجبر الابتدائي
- التحليل الوظيفي
- قواعد الاستدلال
