定義介紹
運算元群(operator group)亦稱帶算群或稱Ω群。比群更廣且有重要運用價值的群類。群G到G的一個映射α:g→g 稱為G的一個運算元,若對於任意的x,y∈G,均有(xy) =xy。G的一個運算元就是G的一個自同態。G的某些運算元做成的集合,稱為G的一個運算元集。運算元集常用Ω記。帶有運算元集的群稱為帶算群,或運算元群,或Ω群。設H是群G的子群,Ω是G的一個運算元集,若對任意的α∈Ω,h∈H,均有h ∈H,則稱H是G的Ω容許子群(Ω不變子群)。當Ω是G的全體內自同構所成之集時,G的Ω容許子群就是G的正規子群;當Ω是G的全體自同構所成之集時,G的Ω容許子群就是G的特徵子群。運算元群的理論與一般群的理論是平行的,群的一般理論都可以推廣到運算元群上去,且取定適當的運算元集,有時還可以提高對群本身的研究效果。而一般的群可以看成運算元集為空集的群。
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。
群論
研究具有一種結合法的特殊代數系——群的科學。代數學的分支學科。如果在元素集合G中定義了一種叫乘法的運算,並且這個運 算滿足下面四個條件: (1) 對任意f,g∈G,必有 fg∈G; (2) 對任意f,g,h∈G,都有 (fg) h=f (gh); (3) G中有唯一的e,使得對G中任意元素f 都有ef=fe=f; (4) 對G中任意元素f,在G中有 唯一的f 使得f f=ff =e。那么,稱G為群。各種群的結構、各種群運算的性質及群的套用,是群論研究的對象。
群論研究的內容十分豐富。概括起來主要包括有 限群論、有限生成群、一般群論、群表示論等。本世 紀20年代量子力學誕生之前,群論只是一個純粹的 數學分支。而後,在物理學中,群論的方法導致了有關原子和分子結構的重大發展。現在,群論已經是量 子物理學和量子化學經常用到的工具。因此,群論是蓬勃發展的、具有廣闊套用前景的學科。
子群
群的特殊的非空子集。群G的非空子集H,若對G的乘法也成為群,則稱H為G的子群,記為H≤G。若子群H≠G,則稱H為G的真子群,記為HG或簡記為H<G。任何一個非單位元群G至少有兩個子群,G自身以及由單位元e作成的單位元群{e}(或用{1}或1表示),稱它們為G的平凡子群。不是平凡子群的子群稱為非平凡子群。群G的非空子集H為G的子群的充分必要條件是:對任意的a,b∈H,恆有ab∈H。若{H|i∈I}是G的子群的集合,I是一個指標集,則所有H的交H是G的一個子群。
正規子群
亦稱不變子群。一類重要的子群。在共軛作用下不變的子群。設H是群G的一個子群,若對任意的x∈G有Hx=xH,則稱H是G的一個正規子群,記為HG。子群H是G的正規子群的充分必要條件是對於任意的h∈H,x∈G,有xhx∈H。{e}和G是G的兩個正規子群,稱為G的平凡正規子群。
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:
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。
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。