1.1-1.2群的基本概念.ppt
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第一节 半群与群的基本概念定义1.1 设代数系统<S,*>,其中*为二元运算。
如果*是可结合的,则称<S,*>为一个半群(semigroup ),如果半群的二元运算有单位元,则称此半群为独异点(含幺半群)。
如果独异点的每个元素都是可逆的,则称它为群(group)。
根据定义,代数系统<G ,*>为成一个群当且仅当二元运算*满足下述条件: (1)适合结合律(*)**(*),,,a b c a b c a b c G =∀∈。
(2)有单位元e G ∈∀∈==,**a G a e e a a 。
(3)a G ∀∈,有逆元1a G −∈,使得11**a a a a e −−==群<G ,*>可简记作G ,a*b 可略去*,简记作ab 。
如果半群,独异点和群中的运算是可交换的,则分别称作为交换半群,交换独异点和交换群。
交换群又称作阿贝尔(Abel )群。
如果群中的运算不是可交换的,则称它为非交换群。
习惯上,常将群中的二元运算叫作乘法,记做 。
定义1.2 若群G 所含元素个数有限,则称G 是有限群,否则称G 是无限群。
群G 中元素个数称作群的阶。
当G 是有限群时,用|G|表示它的阶。
例1.1,,Z +<+>是半群,但不是独异点,因为它没有单位元,,N <+>是独异点,但不是群,因为除0外其它元素无逆元。
而,Z +是一个群,并且是一个交换群,叫作整数加法群。
例1.2模n剩余类加法群<⊕>,n Z 是阿贝尔群,这里{[0],[1],,[1]}n Z n =−L ,[][][()mod ]x y x y n ⊕=+, [0]是它的单位元,对于每个x=0,1,2,…,n-1,[x]的逆元是[-x]=[n-x]。
例1.3 (),n M R <•>是独异点,这里•是矩阵乘法,n 阶单位矩阵是单位元,但它不是可交换的,而且不是每一个矩阵都是可逆的。
第一章 抽象群理论群的概念开始于十九世纪初叶。
群论的早期发展归功于著名数学家Gauss 、Cauchy 、Abel 、Hamilton 、Galois 等许多人。
直到1925年出现了近代量子力学之后,才发现他在物理学上有许多用处。
Bell 等人很快认识到群论在物理学上的优越性,并把讲这一新工具用于计算原子核光谱。
目前在物理学和物理化学的许多分支中,群论已成为必不可缺少的了。
虽然数学家往往对抽象群理论的形势发展更感兴趣,物理学家却发现群的表示理论在量子物理和其他物理分支中有直接应用。
1.1什么是群?考察所有整数集合l ,{} 0,,1,2 1, 2, 3,---=,l ,并考察此集合的下列四个性质: (a) 集合I 的任意两元素质和仍是一整数,从而属于此集合I 。
(b) 此集合包含一个零元素,对于任意元素m m m l m =+=+∈00 ,(c) 对于I 的任意元素m ,存在一个也属于I 的唯一n ,使得=+n m 0=+m n ;显然,m n -=。
(d) 若m ,n 和p 是I 的任意三元素,p n m p n m ++=++)()(;这表示加法满足结合律。
考察另一集合:所有n 阶幺正矩阵的集合)(n U ,n 是一个确定的有限正整数。
此集合有下列四个性质:(a) 若U 和V 是任意两个n 阶幺正矩阵,他们的乘积UV 仍是一个n 阶幺正矩阵,从而也属于集合)(n U 。
(b)此集合包含所有单位矩阵I ,它具有下面的性质:对于任意)(n U U ∈,U IU UI ==。
(c) 若U 是)(n U 得以元素,则存在一个唯一的V ,它也在)(n U 中,并且I VU UV ==。
(d)若U ,V 和W 是此集合的任意三元素,则W UV VW U )()(=。
应当注意,上述两集合满足的四个性质在本质上很相似。
事实上,这些性质定义了一个群,而上述两集合就是群的例子。
抽象地说,一个群是一些不同元素的集合,,,,,,D C B A E G {≡ } ,这些元素被赋予以合成法则(如加法,乘法,矩阵乘法等),满足下列性质:(a) G 中的任意两个元素A 和B 在给定法则下合成得到的元素仍然属于G ,即G A B G B A ∈∈ ,符号“ ”表示G 中两元素的合成。
近世代数近世代数即抽象代数。
代数是数学的其中一门分支,当中可大致分为初等代数学和抽象代数学两部分。
初等代数学是指19世纪上半叶以前发展的方程理论,主要研究某一方程〔组〕是否可解,如何求出方程所有的根〔包括近似根〕,以及方程的根有何性质等问题。
法国数学家伽罗瓦〔1811-1832〕在1832年运用「群」的思想彻底解决了用根式求解代数方程的可能性问题。
他是第一个提出「群」的思想的数学家,一般称他为近世代数创始人。
他使代数学由作为解方程的科学转变为研究代数运算结构的科学,即把代数学由初等代数时期推向抽象代数即近世代数时期。
1理论构成抽象代数学对于全部现代数学和一些其它科学领域都有重要的影响。
抽象代数学随着数学中各分支理论的发展和应用需要而得到不断的发展。
经过伯克霍夫、冯.诺伊曼、坎托罗维奇和斯通等人在1933-1938年所做的工作,格论确定了在代数学的地位。
而自20世纪40年代中叶起,作为线性代数的推广的模论得到进一步的发展并产生深刻的影响。
泛代数、同调代数、范畴等新领域也被建立和发展起来。
抽象代数在上一个世纪已经有了良好的开端,伽罗瓦在方程求根中就蕴蓄了群的概念。
后来凯利对群作了抽象定义(Cayley,1821~1895)。
他在1849年的一项工作里提出抽象群的概念,可惜没有引起反响。
“过早的抽象落到了聋子的耳朵里”。
直到1878年,凯利又写了抽象群的四篇文章才引起注意。
1874年,挪威数学家索甫斯·李(Sophus Lie, 1842~1899)在研究微分方程时,发现某些微分方程解对一些连续变换群是不变的,一下子接触到连续群。
1882年,英国的冯·戴克(von Dyck,1856~1934)把群论的三个主要来源—方程式论,数论和无限变换群—纳入统一的概念之中,并提出“生成元”概念。
20世纪初给出了群的抽象公理系统。
群论的研究在20世纪沿着各个不同方向展开。
例如,找出给定阶的有限群的全体。
数学专业毕业论文近世代数群及其简单性质摘要:首先本文给出群的定义,继而讨论群的各种基本性质。
并且讨论了一种很重要的群——循环群。
本文的最后详细讲解了群同态的一些性质及其应用。
关键词:群、群的性质、循环群、群同态;Group and its simple propertiesAbstract:First the definition of group is given, and groups of all kinds of basic properties are discussed .and it discusses on an important group of cyclic group. at the end of this article some properties and applications of the group of homomorphism are discussed in detail.Key Words:group, the properties of group, cyclic group,group of homomorphism;0 前言:近世代数(modern algebra)又称为抽象代数(abstract algebra),它的研究对象是代数系统,所谓代数系统,是由一个集合和定义在这个集合中的一种或若干种运算所构成的一个系统。
由于代数系统中运算个数以及对运算所要求的附加条件不同,从而产生了各种不同的代数系统,这就形成了近世代数各个不同的分支。
其中最基本、最重要的分支是:群论、环论和域论,其中群论是基础。
体系的性质取决于一些基本定律(如闭合律、结合律、交换律、分配律、零和单位元素、负和逆等)中有哪些成立。
人们研究满足某些特定定律的抽象体系,而群是现代代数学中最基本、最重要的代数系,是一个非常活跃的领域,也是目前研究成果最丰富、研究最广泛的代数系。
群,简而言之是对某种运算满足闭合律、结合律、单位元素和逆这些定律的代数系。