数学物理学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (2): 305-320.

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$\mathbb{Z}_{p}$上仿射半群的动力系统

卢旭飞1(),焦昌华2(),杨静桦1,*()   

  1. 1上海大学理学院 上海 200444
    2清华大学数学科学学院 北京 100084
  • 收稿日期:2023-11-23 修回日期:2024-10-15 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-09
  • 通讯作者: 杨静桦 E-mail:luxufei@shu.edu.cn;jch23@mails.tsinghua.edu.cn;jhyang@shu.edu.cn
  • 作者简介:卢旭飞,E-mail:luxufei@shu.edu.cn;|焦昌华,E-mail:jch23@mails.tsinghua.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(12371073)

Affine Semigroup Dynamical Systems on $\mathbb{Z}_p$

Lu Xufei1(),Jiao Changhua2(),Yang Jinghua1,*()   

  1. 1College of Science, Shanghai University, Shanghai 200444
    2Department of Mathematical Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084
  • Received:2023-11-23 Revised:2024-10-15 Online:2025-04-26 Published:2025-04-09
  • Contact: Jinghua Yang E-mail:luxufei@shu.edu.cn;jch23@mails.tsinghua.edu.cn;jhyang@shu.edu.cn
  • Supported by:
    NSFC(12371073)

摘要:

令 $p\geqslant 2$ 为一素数, $\mathbb{Z}_p$ 为 $p$-adic 整数环. 对任意的 $\alpha,\beta,z\in \mathbb{Z}_p$, 定义 $\ f_{\alpha,\beta}(z)=\alpha z+\beta$. 该文第一部分研究了当$\ f_{\alpha_1,\beta_1}$ 和 $f_{\alpha_2,\beta_2}$ 交换时的半群动力系统$\ (\mathbb{Z}_p,G)$ 的所有极小块, 这里半群 $G=\{f_{\alpha_1,\beta_1}^n \circ f_{\alpha_2,\beta_2}^m: m,n \in \mathbb{N}\}$. 特别地, 我们找出了$\ (\mathbb{Z}_p,G)\ (p\geqslant 3)$ 是极小系统的充要条件是系统$\ (\mathbb{Z}_p,f_{\alpha_1,\beta_1})$ 或$\ (\mathbb{Z}_p,f_{\alpha_2,\beta_2})$ 极小并且找出了 $(\mathbb{Z}_2,G)$ 是极小的所有情况. 第二部分, 考察了 $\mathbb{Z}_p$ 上的弱本质极小的仿射半群动力系统, 这是一类半群中每个作用都不具有极小性但整体具有极小性的仿射系统. 我们证明了: $p\geqslant 3$ 时这样的半群一定是非交换的. 更进一步, 给定素数 $p$, 我们想知道 $\mathbb{Z}_p$ 上弱本质极小仿射半群的生成元个数最少是多少. 我们已经证明 $p=2$ 和 $p=3$ 时答案分别是 $2$ 和 $3$, 对于一般的 $p$, 我们证明了这个数不超过 $p$.

关键词: 极小块, $p$-adic 动力系统, 仿射半群

Abstract:

Let $p\geqslant 2$ be a prime and $\mathbb{Z}_p$ be the ring of $p$-adic integers. For any $\alpha,\beta,z\in \mathbb{Z}_p$, define $f_{\alpha,\beta}(z)=\alpha z+\beta$. The first part of this paper studies all minimal subsystems of semigroup dynamical systems $(\mathbb{Z}_p,G)$ when $f_{\alpha_1,\beta_1}$ and $f_{\alpha_2,\beta_2}$ are commutative, where the semigroup $G=\{f_{\alpha_1,\beta_1}^n \circ f_{\alpha_2,\beta_2}^m: m,n \in \mathbb{N}\}$. In particular, we find the semigroup dynamical system $(\mathbb{Z}_p,G)\ (p\geqslant 3)$ is minimal if and only if $(\mathbb{Z}_p,f_{\alpha_1,\beta_1})$ or $(\mathbb{Z}_p,f_{\alpha_2,\beta_2})$ is minimal and we determine all the cases that $(\mathbb{Z}_2,G)$ is minimal. In the second part, we study weakly essentially minimal affine semigroup dynamical systems on $\mathbb{Z}_p$, which is a kind of minimal semigroup systems without any minimal single action. It is shown that such semigroup is non-commutative when $p\geqslant 3$. Moreover, for a fixed prime $p$, we find the least number of generators of a weakly essentially minimal affine semigroup on $\mathbb{Z}_p$. We show that such number is $2$ for $p=2$ and $3$ for $p=3$. Also, we show that such number is not greater than $p$.

Key words: minimal subsystem, $p$-adic dynamical system, affine semigroup

中图分类号: 

  • O19