03 正规子群与商群 近世代数
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近世代数知识点近世代数,又称抽象代数,是数学的一个重要分支,它为许多其他数学领域提供了基础和工具。
下面让我们一起来了解一些近世代数的关键知识点。
首先是群的概念。
群是近世代数中最基本的结构之一。
简单来说,一个群就是一个集合 G 以及定义在这个集合上的一种运算“”,满足一些特定的条件。
比如,对于集合中的任意两个元素 a 和 b,运算的结果ab 仍然属于这个集合;存在一个单位元 e,使得对于任意元素 a,都有ae = ea = a;对于每个元素 a,都存在一个逆元 a^(-1),使得 aa^(-1) = a^(-1)a = e。
群的例子在生活中也有不少,比如整数集合在加法运算下构成一个群。
环也是近世代数中的重要概念。
一个环 R 是一个集合,上面定义了两种运算:加法“+”和乘法“·”。
加法满足交换律、结合律,有零元,每个元素都有相反数;乘法满足结合律;乘法对加法满足分配律。
常见的环有整数环、多项式环等。
接下来是域。
域是一种特殊的环,它要求非零元素对于乘法运算构成一个群。
比如有理数域、实数域和复数域。
同态和同构是近世代数中用来比较不同代数结构的重要工具。
同态是指两个代数结构之间存在一种保持运算的映射。
如果这个映射还是一一对应的,那就是同构。
同构的两个代数结构在本质上可以看作是相同的。
在近世代数中,子群、子环和理想也具有重要地位。
子群是群的一个子集,在原来的运算下也构成群;子环是环的一个子集,在原来的两种运算下也构成环;理想则是环中的一个特殊子集,对于环中的乘法和加法有特定的性质。
再来说说商群和商环。
以商群为例,给定一个群 G 和它的一个正规子群N,就可以构造出商群G/N。
商群中的元素是由N 的陪集构成的。
近世代数中的重要定理也不少。
比如拉格朗日定理,它对于理解群的结构和性质非常有帮助。
该定理指出,子群的阶整除群的阶。
最后,我们谈谈近世代数的应用。
在密码学中,群和环的理论被广泛用于加密和解密算法的设计。
近世代数引言近世代数是数学中一个重要的分支,研究代数结构及其性质的理论体系。
通常包括群论、环论、域论等内容。
近世代数的发展对于数学的各个领域产生了深远的影响,也在应用数学和计算机科学中起着重要作用。
群论群论是近世代数的一个基础概念和重要分支。
群由三个基本要素组成:集合、运算和满足一定性质(结合律、封闭性、单位元、逆元)的公理。
群论研究集合中的元素如何进行运算,并研究这些运算的性质。
•子群:给定一个群,若一个集合中的元素满足群的性质和封闭性,则称其为一个子群。
•循环群:由一个元素生成的群称为循环群,循环群的结构相对简单。
•群的同态:将一个群的元素映射到另一个群中,并保持运算结构,称为群的同态。
同态的研究对于理解群之间的关系和性质非常重要。
环论环论是近世代数的另一个重要分支,研究满足特定性质的运算集合和运算规则。
环由两个基本要素组成:集合和满足一定性质(结合律、封闭性、零元、乘法交换律、分配律)的公理。
环论的研究主要关注集合中的元素之间的加法和乘法运算。
•子环:给定一个环,若一个集合中的元素满足环的定义和封闭性,则称其为一个子环。
•理想:一个环中的子集,满足特定运算性质(左右理想、乘法吸收律)的集合。
•商环:对于一个环和其中的一个理想,可以通过模运算构建一个新的环,称为商环。
商环中的元素相当于原环中的一个等价类。
域论域论是近世代数中的一个重要分支,研究满足一定性质的运算集合和运算规则。
域是一个满足加法和乘法交换律、分配律以及存在加法和乘法的单位元和乘法的逆元的环。
域是一种结构相对简单但非常重要的代数结构。
•子域:给定一个域,若一个集合中的元素满足域的定义和封闭性,则称其为一个子域。
•拓展域:给定一个域F,在F中添加一个新的元素,并扩展运算规则,得到的新的集合和运算称为拓展域。
•有限域:域中的元素个数是有限的,则称该域为有限域。
有限域具有特殊的性质和应用。
应用领域近世代数的研究对于数学的各个领域产生了深远的影响,也在应用数学和计算机科学中起着重要作用。
正規子群與商群bee *108.03.03∼108.03.03順便證明了Lagrange 定理。
1.定義【共軛變換】(conjugation):x →gxg −1。
【正規子群的定義與符號】:設N 是G 的子群。
若∀n ∈N,∀g ∈G ,gng −1∈N (即共軛不變),則N 是G 的一個正規子群(normal subgroup),記為N ▹G 。
這定義顯然來的突兀,應該了解要這一個定義的目的。
2.陪集設H 是G 的一個子集,考慮aH ={ah }(1)我們發現:當a,b ∈G 時,可得aH =bH 或者是aH ∩bH =∅。
於是我們可以用H 當標準把G 中的元素分類,若aH =bH ,則a,b 為同一類。
這樣我們可以得到一個等價關係,並用符號a 表示{b bH =aH }。
同時,用G H表示集合{g }。
g 實際上是一個集合,稱為左陪集(left coset),我們現在的想法是把coset 拿來當元素,然後定義一個新的群。
當然,這樣我們需要運算,這個運算就採用原先的運算。
即g 1·g 2={g 1h 1g 2h 2}=g 1hg 2(2)因為G 不一定是交換群,所以g 1h 1g 2h 2的順序不可以隨便交換。
*bee 美麗之家:http:/.tw/bee接下來我們必須驗證這一個運算對於陪集來說擁有群的運算性質。
(1)結合律。
顯然o.k.(2)單位元素。
∀h∈H,h=e=H,我們把e視為單位元素。
計算g·e={gh1eh2}=gH=g。
(3)反元素。
設g∈G,看看g是不是有反元素,直覺的想法是找g−1。
計算g·g−1={gh1g−1h2}=ghg−1?===H(3)如果G是交換群,這件事就搞定拉!可是G不一定是交換群,於是得要求∀g∈G,gh1g−1=h,其中h∈H(4)這就是正規子群的要求。
於是利用原先的群運算,如果H是一個【正規子群】,而不僅僅是一個子群,那麼,我們就可以創造一個新的群:商群:GH(quotient group)3.補充(1)如果G是一個交換群,那麼所有的子群H都是正規群。