数学与应用数学 : 物理学类 > 抽象群
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No. 1
  一个集g,如果它不是空集,而且满足以下四个条件,就叫做群:
  ①g中有一个闭合的结合法。这就是说,g中任意两元a,b的结合c仍然是g中元。结合法通常写成乘法,这时c又叫做a,b的积。一般用记号ab=c或a·b=c表示。要注意,积ab虽然是由a,b唯一决定的,但一般它还与a,b的顺序有关。即ab不一定等于ba。
  ②g的结合法满足结合律。也就是说,对于g中任意三元a,b,c,有(ab)c=a(bc)。
  ③g中有一个(左)单位元e,对g中任意元a,有ea=a。事实上由于可以证明群的左单位元也是右单位元,因而一般把e就叫做单位元。
  ④对于g中任意元a,在g中有一个满足a^(-1)a=e的(左逆元)a^(-1),此处e就是上面的(左)单位元。实际上,可以证明,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。
  附注:
  ①现代意义上的抽象群概念由法国天才数学家伽罗华(eacute;variste galois,1811-1832)最先建立起来。②群的定义有多种等价的表达形式,以这一种最为基本。
  ③一个非空集,若只满足上面的条件①,则称为乘集;若满足条件①②,则称为半群,这也是一个重要概念。
  ④若群的结合法还满足交换律:ab=ba,则称为交换群或阿贝耳(n.h.abel,1802-1829)群。
  ⑤由一个元组成的群叫单位元群,元数是有穷的群叫有穷群,否则叫无穷群。群的元数记作|g|。
抽象群的一般概念
  设非空集合G和运算·满足下列四个条件:
  (1)G上有一个二元运算。〔即对任意a、b∈G,有a•b∈G〕
  (2)G中有单位元I。〔即对任意a∈G,有I•a=a•I=a〕
  (3)G中的每个元素都有逆元。〔即对任意a∈G,存在a′ ∈G,有a•a′=a′•a=I〕
  (4)G的乘法满足结合律。
  那么(G,•)叫做一个群。
例题
  例题:设非空集合Z3表示这个数除以3后的余数,a◎b表示a+b除以3的余数,证明(Z3,◎)是一个群。
  解:只要满足I~IV这4个条件即可。
  Z3中只有3个元素: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:根据乘法表可以看出◎是一个二元运算。
  II:根据乘法表得出0是运算◎的单位元。
  III:根据乘法表得出0的逆元是0,1的逆元是2,2的逆元是1。
  IV:容易证明(a◎b)◎c=a◎(b◎c)
  所以(Z3,◎)是一个群
练习
  设非空集合K3表示这个数除以3后的小数部分的第一位,a◎b表示a+b除以3后的小数部分的第一位,证明(K3,◎)是一个群。