
【计】 exchange operation
exchange; interchange; change for; commute; permutation; reciprocation
replacement
【计】 exchange; swap; swapping; switching; transput; X
【医】 chiasmapy; cross-over; crossing-over
【经】 interchange; swap
operation
【计】 O; OP; operation
交换运算(Commutative Operation)是数学中的一个基本概念,指在特定运算规则下,参与运算的元素顺序改变不影响最终结果的性质。从汉英词典角度可解释如下:
交换运算指满足交换律的二元运算。设运算符为 ( star ),对集合 ( S ) 中的任意元素 ( a ) 和 ( b ),若恒有: $$ a star b = b star a $$ 则该运算称为交换运算。例如:
矩阵 ( A{m×n} ) 与 ( B{n×p} ) 相乘时,( AB eq BA )(维度不匹配或结果不同),如旋转矩阵与平移矩阵的复合顺序直接影响几何变换结果。
函数 ( f(g(x)) ) 与 ( g(f(x)) ) 通常不等价,例如 ( f(x)=x+1 ) 与 ( g(x)=2x ) 复合时:
( f(g(x)) = 2x + 1 )
( g(f(x)) = 2(x+1) = 2x + 2 )
交换性是阿贝尔群(如整数加法群)和交换环(如有理数环)的核心定义条件。
算符的非交换性(( hat{A}hat{B} eq hat{B}hat{A} ))导致不确定性原理,例如位置与动量算符满足 ( [hat{x}, hat{p}] = ihbar )。
并行计算中交换运算支持无锁优化(如累加操作),而非交换运算需严格同步(如队列操作)。
权威参考来源:
定义部分参考《牛津数学词典》(Oxford Dictionary of Mathematics)对交换律的阐释;量子力学应用参见《量子力学概念》(Concepts of Quantum Mechanics)中算符对易性分析;计算机案例依据《并行算法设计》(Design of Parallel Algorithms)的同步机制论述。(注:因未搜索到可公开引用的在线版本,此处标注纸质文献来源)
“交换运算”是数学中的基本概念,指运算中元素的顺序不影响最终结果。具体解释如下:
定义
若对某种运算$ast$,满足对任意元素$a$和$b$都有:
$$
a ast b = b ast a
$$
则该运算被称为交换运算,对应的性质称为交换律。
常见例子
非交换运算的反例
数学结构中的意义
在群论中,若群的运算满足交换律,则该群称为阿贝尔群(如整数加法群)。在环论中,环的加法必为交换运算,但乘法未必(如矩阵环)。
实际影响
交换性简化了计算复杂度。例如,加法交换律允许调整算式顺序以优化计算(如$7+8+3$可重组为$(7+3)+8$),但在非交换运算中(如量子力学中的算符),顺序直接影响结果。
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