Operace (matematika)
Operace v matematice, logice a informatice je postup, který na základě daných vstupů (nazývaných též argumenty, vstupní hodnoty nebo operandy) vyprodukuje jednu nebo více hodnot (nazývaných též výstupní hodnoty, výsledky nebo výstupy). Nejčastěji se vyskytující operace jsou unární operace a binární operace. Unární operace vyžaduje jen jednu vstupní hodnotu (příkladem jsou trigonometrické funkce), zatímco binární operace vyžaduje dvě vstupní hodnoty (příkladem jsou třeba sčítání, odčítání, násobení nebo dělení).
Operace se ale nemusí týkat jen čísel, například v logice se mohou hodnoty pravda a nepravda spojovat operacemi konjunkce a disjunkce, vektory v lineární algebře se mohou sčítat a odčítat, množiny v teorii množin se mohou sjednocovat a pronikat a funktory v teorii kategorií se mohou skládat.
Operace nemusí být nutně definované pro všechny myslitelné hodnoty. Například operace dělení není pro reálná čísla definována, pokud je druhý argument 0. Argumenty, pro které je operace definována, tvoří definiční obor a hodnoty, které mohou být operací vyprodukovány, tvoří obor hodnot.
Formální definice
Operace je zobrazení z kartézského součinu nějakých množin do kartézského součinu nějakých množin. Formálně zapsáno je tedy operace ω zobrazení typu A1 x ... x An -> An+1 x ... Am kde Ai jsou množiny. Z formálního hlediska není kladen požadavek na nenulovou aritu kartézského součinu, je tedy možno uvažovat operace, které nemají vstup nebo výstup.
Algebraická operace
V algebře je pojem operace chápán v užším smyslu: n-ární operací nad množinou A rozumíme jako zobrazení z An do A, přičemž An označuje n-násobný kartezský součin A x A x ... x A (pro libovolné >= 0)
Arita operace
Arita operace (česky místnost operace) je rovna aritě kartézského součinu vstupu, tzn. obsahuje-li vstup n množin, pak říkáme, že operace je n-ární
Pro n = 0 jde o operace nulární. Formálně jde o předpis, který bez vstupu vrátí hodnotu. Na konstanty je někdy (například ve funkcionálním programování) výhodné nahlížet jako na nulární operace.
Pro n = 1 jde o operace unární. Unární operace transformují jeden prvek množiny A na prvek množiny B. Mezi unární operace patří např. změna znaménka, absolutní hodnota čísla, nebo operace identity, která přiřazuje každému prvku a e A stejny prvek a.
Pro n = 2 se jedná o operace binární. Binární operace přiřazují každé dvojici prvků prvek nějaké množiny. Sčítání, odčítání, násobení, dělení nebo mocnění patří mezi binární operace.
Pro n = 3 se jedná o ternární operaci. Ta přiřazuje každé trojici prvků prvek nějaké množiny. Ternární operací je například operátor ?: programovacích jazyků C nebo Java, ale také zápis if … then … else … používaný ve funkcionálních programovacích jazycích.
Operace vyšších arit se vyskytují především v programovacích jazycích, kde jsou nazývány funkce, metody nebo procedury (procedura je operace s prázdným oborem hodnot, anebo naopak podprogram, který sice má vstupy, ale zato je bez vlastního výstupu, nevrací žádnou hodnotu).
Příklady operací
Aritmetické operace
Mezi základní operace s čísly, tzv. aritmetické operace (početní operace) řadíme unární funkce opačné číslo, absolutní hodnota, převrácená hodnota atd. a binární funkce sčítání, odčítání, násobení, dělení a umocňování
Logické operaceOperace na výrocích, například unární logická operace negace, nebo binární operace konjunkce, disjunkce, implikace, ekvivalence, XOR, NAND a NOR.
Lineární algebraVe vektorovém prostoru jsou definovány operace opačný vektor (unární) a skládání vektorů, skalární a vektorový součin (binární).
Operace na funkcíchNa množině zobrazení je unární operací inverzní zobrazení a binárními operacemi je skládání zobrazení.