數學與應用數學 : 物理學類 > 抽象群
目錄
No. 1
  一個集g,如果它不是空集,而且滿足以下四個條件,就叫做群:
  ①g中有一個閉合的結合法。這就是說,g中任意兩元a,b的結合c仍然是g中元。結合法通常寫成乘法,這時c又叫做a,b的積。一般用記號ab=c或a·b=c表示。要註意,積ab雖然是由a,b唯一决定的,但一般它還與a,b的順序有關。即ab不一定等於ba。
  ②g的結合法滿足結合律。也就是說,對於g中任意三元a,b,c,有(ab)c=a(bc)。
  ③g中有一個(左)單位元e,對g中任意元a,有ea=a。事實上由於可以證明群的左單位元也是右單位元,因而一般把e就叫做單位元。
  ④對於g中任意元a,在g中有一個滿足a^(-1)a=e的(左逆元)a^(-1),此處e就是上面的(左)單位元。實際上,可以證明,在群中,a的左逆元也是右逆元。因此,一般把a^(-1)就叫a的逆元。
  附註:
  ①現代意義上的抽象群概念由法國天才數學家伽羅華(eacute;variste galois,1811-1832)最先建立起來。②群的定義有多種等價的表達形式,以這一種最為基本。
  ③一個非空集,若衹滿足上面的條件①,則稱為乘集;若滿足條件①②,則稱為半群,這也是一個重要概念。
  ④若群的結合法還滿足交換律:ab=ba,則稱為交換群或阿貝耳(n.h.abel,1802-1829)群。
  ⑤由一個元組成的群叫單位元群,元數是有窮的群叫有窮群,否則叫無窮群。群的元數記作|g|。
抽象群的一般概念
  設非空集合G和運算·滿足下列四個條件:
  (1)G上有一個二元運算。〔即對任意a、b∈G,有a•b∈G〕
  (2)G中有單位元I。〔即對任意a∈G,有I•a=a•I=a〕
  (3)G中的每個元素都有逆元。〔即對任意a∈G,存在a′ ∈G,有a•a′=a′•a=I〕
  (4)G的乘法滿足結合律。
  那麽(G,•)叫做一個群。
例題
  例題:設非空集合Z3表示這個數除以3後的餘數,a◎b表示a+b除以3的餘數,證明(Z3,◎)是一個群。
  解:衹要滿足I~IV這4個條件即可。
  Z3中衹有3個元素:0,1,2
  先列出乘法表:
  ◎ 0 1 2
  0 0 1 2
  1 1 2 0
  2 2 0 1
  I:根據乘法表可以看出◎是一個二元運算。
  II:根據乘法表得出0是運算◎的單位元。
  III:根據乘法表得出0的逆元是0,1的逆元是2,2的逆元是1。
  IV:容易證明(a◎b)◎c=a◎(b◎c)
  所以(Z3,◎)是一個群
練習
  設非空集合K3表示這個數除以3後的小數部分的第一位,a◎b表示a+b除以3後的小數部分的第一位,證明(K3,◎)是一個群。