【理论学习】抽象代数

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  1. (结合律)

  2. (单位元)

  3. (逆元)

如果再加上

  1. (交换律)

那就是

定理:

是群,则

  1. 是唯一的;

  2. 唯一。

证明:

  1. 假设都是单位元,则

  2. 假设,则

其他不证了。

子群

是群,则

记作

另外,子群也有下面这个辨认方法:

  1. (封闭)

群同态

是两个群,

记为

定理:

核与像

(核)

(像)

定理:

,则

满同态、单同态、双同态

为满射的同态)

为单射的同态)

为双射的同态,等价于同构)

定理:

,则

证明:

:因为前面有定理保证

:假设,则,则

,则

群同构

也即等价于双同态

群同构从映射的角度记作

,或从两个群的角度记作

用这个符号是因为群同构是一个等价关系

定理:

也就是同构这一等价关系中的自反性。

事实上,许多地方对群同构的定义要加上第三条,

不过由于上述定理,这里可以省去。但在拓扑和测度论里的一些“群同构”里,第三条是不能省的。

例子:

(实数上的加法和正数上的乘法是同构的)

(所有平凡群(只有一个元素)是同构的)

(复数旋转与矩阵旋转的同构)

循环子群

对于群

称为

的由生成的循环子群。

一般也就简单记为

循环子群是阿贝尔群,而且是的包含元素的最小阿贝尔子群。

定理:

循环群

对于,如果有使得

为循环群。

例子:

之前提到的就是循环群,可表示为

的阶为(即集合的基数)

元素的阶为

定理:

.

定理:

(所有同阶的循环群都是同构的!)

定理:

(注意这里没有要求是循环群)

陪集

分别称为左陪集和右陪集。(其实不一定要是群,一般集合都可以)

(注意,陪集不一定是群,一般来讲,的时候不是群)

(如果没有搞错的话,陪集都是子群的充要条件是是正规子群,后面会讲)

定理:

  1. ,则

定理:

为群,,则

拉格朗日定理

定理:

是有限群,

(这里是整除的意思)。

这意味着什么呢?意味着我们可以根据知道的子群可能有哪些大小。

比如时,只有可能取,不可能有其他大小。

这里讲得挺直观的。

正规子群

(即左陪集等于右陪集)

定理:

对于任意群和正整数

(群(集合)与自身相乘仍然是自身)(群(集合)自身的乘法自己脑补)

定理:

定理:

定理:

正规化子

称为中的正规化子。

定理:

商群

上的商群。(这里的是集合间的乘法)

定理:

为阿贝尔群,

例子:

是群

是4个陪集

写在右侧也可以,因为是𝟝是正规子群)

这4个陪集与共同组成

就是上的商群。

可以注意到,这个商群的本质就是模5的加法群。

因此,商群通常称为

定理:

第一同构定理

引理:

则存在唯一的群同态导致下图为一个交换图表

diagram

其中,称为典范满射。

定理:

变换群(置换群)

对于集合 ,双射称为上的置换。

完全变换群

变换群即的子群。

Cayley定理

定理:

同构于的一个子群。

(编写中)