同構證明方法

同構證明方法

同構證明方法是一種證明方法。同態和同構是布爾巴基學派提出的重要概念,它是對於結構之間關係的描述。雖然同構概念提出較晚,但其意義是極其深遠的。同構不僅是數學的證明方法,也是基本的心理結構和人類思維的基本方式 。

基本定義

定義1

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設 和 是兩個同類型的代數系統(代數系統是集合及其運算構成的系統), 是一個映射,如果對於任意元 恆有

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則稱 是 到 的一個 同態映射,並稱 與 同態,用 表示;如果 是一個雙射,則稱 是 到 的一個 同構映射, 與 同構,用 表示 。

定義2

在證明中對如式(2)、式(3)、式(4)任意一命題的運用是 同構證 方法:

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舉例說明

例1 地圖(圖1)及圖上運算與實景及基於實景的運算構成的同構。

圖1 地圖 圖1 地圖
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一個地圖與實際場景的對應是典型的同構,如圖1所示。用兩個三角形符號△,△作為山的圖例,用曲線表示河流,用心臟的符號表示一尊佛像,這實際上建立了圖例(X集合)和實體(Y集合)的一一映射關係 。

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:圖例→實景:

△→小山

△→大山

♡→佛像

在地圖上進行一種“找”的計算※,定義為“以它所計算的兩個元素的點(△,△)尋找等邊三角形的第三個點(♡)”。

在實地“找”的過程可以命名為一種計算■,定義為“定位和步行找到佛像”。

那么※和■就是完全不同的運算。在這種情況下,可以有如下推理:

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(({△,△, (♡)},※) ({ (△), (△), (♡)},■)) ( (△※△)= (♡)→ (△)■ (△)= (♡) .

即同構方法使得通過圖例的計算可以在實景找到佛像目標 。

例2 兩個同構的群。

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將一個代數系統 稱為群,如果它:

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(1)滿足結合率,即對任意的 ,有 ;

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(2)存在單位元,即對任意 ,有 ;

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(3)G中的任何一個元素都是可逆元,即對任意 ,都存在 ,使得 。

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設 為正實數的集合, 為實數的集合,×為乘法運算,+為加法運算。設存在函式:

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其中:b是確定的底數。那么, ,因為

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