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如例2中的 Z, ,Q, ,R, , P(A), ,
Zn, 都是阿贝尔群。
例3、Klein四元群。
G e, a,b,c,运算o由下表给出:
3、群的阶。 群 有 无限 限群 群
有限群 G 的阶, 记 G 。 例如: Zn, 的阶为 n ,
Klein 四元群的阶为4。
4、群中元素的幂 xn 。 对于群 G ,定义:xn (x1)n 则可以把独异点中的关于 xn 的定义扩充为: x0 e xn1 xn ox ( n 为非负整数) xn (x1)n ( n 为正整数) 有关幂的两个公式:xm oxn xmn
(xm )n xmn (m, n Z )
5、群中元素 x 的阶 (或周期)。
群 G中元素 x 的阶x
的阶
有限,记 x k 无限(不存在以上的k
)
例如:Klein 四元群中,
a,b, c的阶都是2,记 a b c 2。
e 的阶为1,记 e 1 。
例如: Z , , N, 都是 Z, 的子半群,
且 N, 是 Z, 的子独异点。
二、群。 1、定义。
代数系统 G,o 满足:
①结合律, ②有幺元, ③任意元有逆元,
则称 G,o 为群。
例2、(1) Z, ,Q, , R, 都是群, 因任意元素 x 的逆元(x)存在, 而 Z , ,N, 不是群, Z , 没有幺元,
第六章 几个典型的代数系统 第一节 半群与群
内容:半群,群,子群。 重点:1、半群,可交换半群,独异点的定义,
2、群,交换群 (阿贝尔群)的定义及性质, 3、群的阶的定义, 4、循环群,生成元的定义及例子, 5、子群的定义及判定。
一、半群。
1、定义:满足结合律的代数系统 S,o 称为半群。 例1、(1) Z , ,N, ,Z, ,Q, ,
R, 都是半群。 (2) Mn (R),g 是半群。 (3) P(A), 是半群,其中 表示集合的对称
差运算。
一、半群。
1、定义:满足结合律的代数系统 S,o 称为半群。
(4) Zn, 是半群,其中 Zn 0,1, 2,L , n 1,
表示模 n 的加法。
可交换半群
2、独异点 (含幺半群): 记作 S,o, e 如例1中除了 Z , 不是独异点外,其余的均是 独异点,分别记作 N, ,0 , Z, ,0 , Q, ,0
N, 除0外,其余元素都没有逆元。 (2) Mn (R),g 不是群,
因不是所有的 n 阶矩阵都可逆。
(3) P(A), 是群, 为幺元, x P(A) ,x1 x (x x )
(4) Zn, 是群,0为幺元,
x Zn
,x1
n
0
x
x0 x0
2、交换群 (也称阿贝尔 ( Abel)群)。
例6、如果 G中的每一个元素 a都满足 a2 e, 则 G 是阿贝尔群。 证明:a,b G , 由题设知,a1 a ,b1 b,(ab)1 ab 从而 ab (ab)1 b1a1 ba , 所以 G是阿贝尔群。
例7、设群G不是阿贝尔群,则 G中存在两个 非幺元的元素a, b ,a b ,使得 ab ba 。 证明:(1) 先证存在 a G ,使 a1 a 。 事实上,若a G ,都有 a1 a,即 a2 e 由例6知,G 是阿贝尔群,与题设矛盾。
证明:设 G 为阿贝尔群, 则 a,b G ,有 ab ba , 故 (ab)2 (ab)(ab) a(ba)b
a(ab)b (aa)(bb) a2b2
例5、证明 G是阿贝尔群当且仅当对a,b G, (ab)2 a2b2 。
证明:反之,设 a,b G ,(ab)2 a2b2 , 即 (ab)(ab) (aa)(bb) , 即 a(ba)b a(ab)b , 由消去律,得 ba ab , 故 G 为阿贝尔群。
R, ,0 ,Mn (R),g, E ,P(A), , , Zn,,0 。
3、半群中元素幂 xn 。 定义运算的幂,x S ,xn 指的是: x1 x xn1 xn ox ( n 为正整数) x0 e xn oxm xnm (xn )m xnm (m、n为非负整数)
4、子半群。 半群的子代数叫子半群, 独异点的子代数叫子独异点。
(2) 再证结论成立。
设 a G,a1 a ,令 b a1 , 则 a, b非幺元,且 a b ,但 ab ba 。
三、子群。
1、定义: 设群 G, ,H 是 G 的非空子集, 若 H, 为群,则称H 为G的子群,记作 H G。 例8、(1) 群 Z, ,
令2Z 2z z Z,则 2Z, 是 Z, 的子群,
同样,0, 也是 Z, 的子群。
三、子群。
1、定义: 设群 G, ,H 是 G 的非空子集, 若 H, 为群,则称H 为G的子群,记作 H G。 例8、(2) Klein四元群,
G a,b,c,e有5个子群: e,e, a,e,b ,e,c,G
其中e和 G是平凡子群,其余均为真子群。
2、判定。
定理: 设 G 为群,H 是 G 的非空子集,若对任意 x, y H ,都有xy1 H ,则H 是 G 的子群。
若 ab ac ,则 b c , 若 ba ca,则 b c 。
6、群的性质。 (4) 幺元是群中唯一的幂等元。
(5) a,b G ,方程 ax b和 ya b 在 G
中有唯一解。 (6) 有限群的运算表中,每一行 (每一列)都是
G中元素的一个排列。
不同行 (列)的排列不同。
例5、证明 G是阿贝尔群当且仅当对a,b G, (ab)2 a2b2 。
例4、Z6 0,1, 2,3, 4,5,求模6的加群 Z6,
中各元素的阶。
解:因 2 2 2 0 ,即 23 0 , 所以 2 3 。
同理可得:1 6 ,3 2, 4 3
5 6 ,0 1。
6、群的性质。
(1) x, y G,(x1)1 x,(x o y)1 y1 o x1 。 (2) 若 G 1,则 G 中无零元。 (3) G中消去律成立,即