概念
反同態(anti-homomorphism)是一類特殊映射。使運算反序的映射。設G與G′是兩個群,f是G到G′的映射,若對任意的a,b∈G,f(b)f(a)=f(ab),則稱f是群G到群G′的一個反同態。若映射f還是一一映射,則稱f為G到G′的反同構。特別地,當G′=G時,上述的反同態稱為反自同態,反同構稱為反自同構。
設E與F為兩個群胚,f為從E到F中的映射。稱f為從E到F中的反同態,如果f是從群胚E到F的反向群胚中的同態。這就等於說,對E的任一元素偶(x,y),都有:
f(x⊥y)=f(y)⊤f(x).
在么半群,群或環的情況下有類似的定義。
映射
映射亦稱為函式。數學的基本概念之一。也是一種特殊的關係。設G是從X到Y的關係,G的定義域D(G)為X,且對任何x∈X都有惟一的y∈Y滿足G(x,y),則稱G為從X到Y的映射。即關係G為映射時,應滿足下列兩個條件:
1.(x∈X)(y∈Y)(xGy).
2.(x∈X)(y∈Y)(z∈Y)((xGy∧xGz)→y=z)。這個被x∈X所惟一確定的y∈Y,通常表示為y=f(x)(x∈X)。f(x)滿足:
1) f(x)∈Y.
2) G(x,f(x))成立(x∈X).
3)z∈Y,G(x,z)→z=f(x).
關係G常使用另一些記號:f:X→Y或XY。f與G的關係是y=f(x)(x∈X),若且唯若G(x,y)成立。可取變域X中的不同元素為值的變元稱為自變元或自變數。同樣可取變域Y中的不同元素為值的變元稱為因變元或因變數。始集X稱為映射f的定義域。記為D(f)或dom(f)。終集Y稱為映射的陪域,記為C(f)或codom(f)。Y中與X中的元素有關係G的元素的組合{y|x(x∈X∧y=f(x)∈Y)}稱為映射的值域,記為R(f)或ran(f)。.當y=f(x)時,y稱為x的象,而x稱為y的原象。y的所有原象所成之集用f(y)表示。對於AX,所有A中元素的象的集合{y|x(x∈A∧y=f(x)∈Y)}或{f(x)|x∈A}稱為A的象。記為f(A)。對於BY,所有B中元素的原象的集合{x|x∈X∧y(y∈B∧y=f(x))}稱為B的原象。記為f(B)。顯然:f(A)=f(x),f(B)=f(y)。
群
一種只有一個運算的、比較簡單的代數結構;是可用來建立許多其他代數系統的一種基本結構。
設G為一個非空集合,a、b、c為它的任意元素。如果對G所定義的一種代數運算“·”(稱為“乘法”,運算結果稱為“乘積”)滿足:
(1)封閉性,a·b∈G;
(2)結合律,即(a·b)c = a·(b·c);
(3)對G中任意元素a、b,在G中存在惟一的元素x,y,使得a·x= b,y·a=b,則稱G對於所定義的運算“·”構成一個群。例如,所有不等於零的實數,關於通常的乘法構成一個群;時針轉動(關於模12加法),構成一個群。
滿足交換律的群,稱為交換群。
群是數學最重要的概念之一,已滲透到現代數學的所有分支及其他學科中。凡是涉及對稱,就存在群。例如,可以用研究圖形在變換群下保持不變的性質,來定義各種幾何學,即利用變換群對幾何學進行分類。可以說,不了解群,就不可能理解現代數學。
1770年,拉格朗日在討論代數方程根之間的置換時,首先引入群的概念,而它的名稱,是伽羅華在1830年首先提出的。
同態
設E與F為兩個群胚,它們的合成法則分別記為⊥與⊤. 稱從E到F中的映射f是群胚同態,如果對於E的任一元素偶(x,y),有:
設E與F為兩個么半群(兩個群),稱從E到F中的映射。f是么半群(群)的同態,如果f是群胚的同態,且E的中性元素的象是F的中性元素。 (在群的情況下,後一個條件是自然滿足的,但是從加法么半群N到乘法么半群N的映射x↦0是群胚的同態, 而並不因此就是么半群的同態)。
設G為乘法群,而a為G的元素。由關係f(n)=an所定義的從加法群Z到G中的映射f是群的同態。
設A與B為兩個環(兩個體),稱從A到B中的映射f是環(體)的同態,如果f是加法群的同態,且為乘法么半群的同態. 這就是說,對A的任一元素偶(x,y),有:
f(x+y)=f(x)+f(y)f(xy)=f(x)f(y),
並且f將A的單位元變成B的單位元.
例如,設n為非零自然數;使任一有理整數對應其對模n的剩餘類映射是從環Z到環Z/nZ上的同態。設E與F為兩個A-代數(兩個酉A-代數)。稱從E到F中的映射f是A-代數(酉A-代數)的同態,如果它是線性映射,並且是乘法群胚(乘法么半群)的同態。
例如,設E為交換體K上的非零有限n維向量空間,而B為E的基。則從E的全體自同態之酉代數ℒ(E)到K中元素構成的全體n階方陣之酉代數Mn (K)中的映射,如果該映射使E的任一自同態對應它在基B中的矩陣,則這一映射是酉代數的同態。
同態的概念能用抽象的方式加以推廣。
自同態
指從群胚,么半群,群,環到其自身中的同態,向量空間在自身中的線性映射,等等。
設G為關於加法的交換群。賦以加法及法則(f,g)↦g°f的G的全體自同態之集是一個環。
設E為交換體K上的向量空間。賦以法則(f, g)↦g°f, E的全體自同態之向量空間是酉代數,記為ℒ(E),或End(E)。元素g°f仍記為gf。A-模的情形是類似的。
同構
設E與F為兩個群胚,兩個么半群,兩個群,兩個環,兩個向量空間,兩個代數或兩個酉代數。稱從E到F中的映射f是同構,如果f有逆映射,並且f與f是兩個同態。 可以證明,任一雙同態是同構。
設E與F為兩個有序集。稱從E到F中的映射f是同構,如果它存在逆映射,並且f與f-1都是遞增的。即是說,對E的任一元素偶(x,y),關係x≤y與f(x)≤f(y)等價。在E與F皆為全序集的情況下,可以證明任一雙同態是同構。例如, 指數函式x↦ex是從實數加法群R到嚴格正實數乘法群R*+上的同構。逆同構是對數函式x↦lnx。 二者都是遞增的,這兩個雙射也是有序集的同構。
自同構
設E為群胚,么半群,群,環,向量空間,代數或酉代數。從E到其自身上的同構稱為E的自同構。
賦以合成法則(f,g)↦g°f後,E的自同構集是一個群,自然地稱為E的自同構群,記為Aut(E).例如,設E為交換體K上的向量空間. E的同位相似是自同構,若且唯若它的比不為零。 ——現假定E為有限維的。為使E的自同態是自同構,必須且只須它是單射,或是雙射。