Rak dan ganjalan

Dalam matematika, **rak** dan **ganjalan** adalah himpunan dengan aksioma pemuas operasi biner di mana analog dengan gerakan Reidemeister yang digunakan untuk memanipulasi diagram simpul.

Meskipun sebagian besar digunakan untuk mendapatkan invarian simpul, hal tersebut dipandang sebagai konstruksi aljabar dengan hak sendiri. Secara khusus, definisi dari sebuah ganjalan melakukan aksioma pada properti dari konjugasi dalam group.

## Sejarah
Pada tahun 1943, Mituhisa Takasaki (高崎光久) memperkenalkan struktur aljabar yang disebutnya *Kei* (圭), yang kemudian akan dikenal sebagai ganjalan involutif. Motivasinya adalah untuk menemukan struktur aljabar non-asosiatif untuk gagasan tentang refleksi dalam konteks geometri hingga. Ide tersebut ditemukan kembali dan digeneralisasikan pada tahun (tidak diterbitkan) 1959 korespondensi antara John Conway dan Gavin Wraith, pada saat itu adalah mahasiswa sarjana di Universitas Cambridge. Di sinilah definisi modern tentang ganjalan dan rak pertama kali muncul. Wraith menjadi tertarik pada struktur ini (yang awalnya dia sebut **sekuensial**) saat di sekolah. Conway menamainya kembali **wrak** sebagai pelesetan nama koleganya, dan sebagian karena mereka muncul sebagai sisa-sisa (atau 'rak dan rak') dari grup ketika seseorang membuang struktur perkalian dan hanya mempertimbangkan struktur konjugasi. Ejaan 'rak' sekarang menjadi lazim.

Konstruksi ini muncul kembali pada 1980-an: dalam makalah 1982 oleh David Joyce (di mana istilah **ganjalan** diciptakan), dalam sebuah makalah tahun 1982 oleh Sergei Matveev (dengan nama **grupoid distributif**) dan dalam makalah konferensi 1986 oleh Egbert Brieskorn (di mana mereka disebut **himpunan automorfik**). Tinjauan rinci tentang rak dan aplikasinya dalam teori simpul dapat ditemukan di makalah oleh Colin Rourke dan Roger Fenn.

## Rak
**Rak** dapat didefinisikan sebagai satu himpunan \mathrm{R} dengan operasi biner \triangleleft sedemikian rupa untuk setiap a, b, c \in \mathrm{R} sebagai **hukum distribusi sendiri**, yaitu:
:a \triangleleft(b \triangleleft c) = (a  \triangleleft b) \triangleleft(a  \triangleleft c)

dan untuk setiap a, b \in \mathrm{R}, adalah c \in \mathrm{R} yaitu 
:a \triangleleft c = b.

Definisi ini, meskipun singkat dan umum digunakan, adalah suboptimal untuk tujuan tertentu karena pembilang eksistensial yang sebenarnya tidak diperlukan. Untuk menghindari hal ini, kita dapat menulis c \in \mathrm{R} yaitu a \triangleleft c = b sebagai b \triangleright a.  Kita memiliki
: a \triangleleft c = b \iff c = b \triangleright a, 

dan dengan demikian 
: a \triangleleft(b \triangleright a) = b,

dan
:(a \triangleleft b) \triangleright a = b.

Menggunakan ide ini, rak didefinisikan secara ekuivalen sebagai satu himpunan \mathrm{R} dengan dua operasi biner \triangleleft  dan \triangleright sedemikian rupa maka untuk semua a, b, c \in \mathrm{R}\text{:}
#a \triangleleft(b \triangleleft c) =  (a \triangleleft b) \triangleleft(a \triangleleft c) (hukum distribusi sendiri kiri)
#(c \triangleright b) \triangleright a = (c \triangleright a) \triangleright(b \triangleright a) (hukum distribusi sendiri kanan)
#(a \triangleleft b) \triangleright a = b
#a \triangleleft(b \triangleright a) = b

Mudah untuk mengatakan bahwa elemen a \in \mathrm{R} bertindak dari kiri dalam ekspresi a \triangleleft b, dan bertindak dari kanan dalam ekspresi b \triangleright a. Aksioma rak ketiga dan keempat untuk tindakan kiri dan kanan ini adalah kebalikan dari satu sama lain. Dengan menggunakan ini, kita dapat menghilangkan salah satu tindakan dari definisi rak. Jika kita menghilangkan tindakan yang benar dan mempertahankan yang kiri, kita mendapatkan definisi singkat yang diberikan pada awalnya.

Banyak kebaktian berbeda digunakan dalam literatur tentang rak dan ganjalan. Misalnya, banyak penulis lebih suka bekerja hanya dengan tindakan *benar*. Selanjutnya penggunaan simbol \triangleleft dan \triangleright sama sekali tidak universal: banyak penulis menggunakan notasi eksponensial
:a \triangleleft b = {}^a b

dan
:b \triangleright a = b^a,

sementara banyak yang lainnya menulis
:b \triangleright a = b \star a. 

Namun definisi lain yang setara dari rak adalah satu himpunan di mana setiap elemen bertindak di kiri dan kanan sebagai automorfisme rak, dengan tindakan kiri menjadi invers dari tindakan kanan. Dalam definisi ini, fakta bahwa setiap elemen bertindak sebagai automorfisme mengkodekan hukum distribusi sendiri kiri dan kanan, dan hukum berikut:

:\begin{align}
  a \triangleleft(b \triangleright c) &= (a \triangleleft b) \triangleright(a\ \triangleleft c) \\
  (c \triangleleft b) \triangleright a &= (c \triangleright a) \triangleleft(b \triangleright a)
 \end{align}

yang merupakan konsekuensi dari definisi yang diberikan sebelumnya.

## Ganjalan
**Ganjalan** adalah definisi rak \mathrm{Q}, sedemikian rupa maka untuk semua a \in \mathrm{Q}
: a \triangleleft a = a,

atau ekuivalen
: a \triangleright a = a.

## Contoh dan aplikasi
Setiap grup memberikan ganjalan di mana operasi berasal dari konjugasi:
: \begin{align}
  a \triangleleft b &= a b a^{-1} \\
   b \triangleright a &= a^{-1} b a \\
                     &= a^{-1} \triangleleft b
\end{align}

Faktanya, setiap hukum persamaan yang dipenuhi oleh konjugasi dalam sebuah kelompok mengikuti aksioma quandle. Jadi, seseorang dapat menganggap sebuah ganjalan sebagai apa yang tersisa dari sebuah grup ketika perkalian, identitas, dan invers, dan hanya mengingat operasi konjugasi.

Setiap simpul jinak di tiga dimensi ruang Euclidean memiliki 'ganjalan fundamental'. Untuk mendefinisikan, kita dapat mencatat bahwa grup fundamental dari komplemen simpul, atau grup simpul, memiliki presentasi (presentasi Wirtinger) di mana relasinya hanya melibatkan konjugasi. Jadi, presentasi ini bisa digunakan sebagai presentasi ganjalan. Ganjalan fundamental adalah simpul invarian yang sangat kuat. Secara khusus, jika dua simpul memiliki ganjalan fundamental isomorfik maka terdapat homeomorfisme ruang Euklidean tiga dimensi sebagai orientasi invers, mengambil satu simpul ke simpul lainnya.

Invarian simpul yang kurang kuat tetapi lebih mudah dihitung untuk diperoleh dengan menghitung homomorfisme dari simpul ganjalan ke ganjalan tetap \mathrm{Q}.  Karena presentasi Wirtinger memiliki satu generalisasi untuk setiap untai dalam diagram simpul, invarian ini dapat dihitung dengan menghitung cara pelabelan setiap untai dengan elemen \mathrm{Q},. Invarian yang lebih canggih semacam ini dapat dibangun dengan bantuan quandle cohomology.

 termasuk hal yang penting, karena dapat digunakan untuk menghitung polinomial Alexander dari simpul. Maka \mathrm{A} menjadi modul di atas gelanggang \mathbb{Z}[t, t^{-1}] dari polinomial Laurent dalam satu variabel. Maka **ganjalan Alexander** adalah \mathrm{A} dibuat menjadi ganjalan dengan tindakan kiri yang diberikan oleh
:a \triangleleft b = tb + (1 - t)a. 

Rak adalah generalisasi yang berguna dari ganjalan dalam topologi, karena ganjalan dapat merepresentasikan simpul pada objek linear bulat (seperti tali atau benang), rak bisa mewakili pita, yang bisa dipelintir atau diikat.

 sebuah ganjalan \mathrm{Q} sebagai **tidak ganjalan** jika untuk semua a, b \in \mathrm{Q},
:  a \triangleleft(a \triangleleft b) = b 

atau ekuivalen
:  (b \triangleright a) \triangleright a = b .

Setiap ruang simetri menghasilkan ganjalan tak duga, di mana a \triangleleft b adalah hasil dari 'refleksi b melalui a'.

## Lihat pula
* Birak dan biganjalan
* Meja Laver

## Referensi


## Pranala luar
*  Knot Quandaries Quelled by Quandles - Pengantar sarjana untuk ganjalan dan invarian simpul lainnya
* A Survey of Quandle Ideas oleh Scott Carter
* Knot Invariants Derived from Quandles and Racks oleh Seiichi Kamada
* *Shelves, Racks, Spindles and Quandles*, p.&nbsp;56 of Lie 2-Algebras oleh Alissa Crans
* https://ncatlab.org/nlab/show/quandle