高等代数,第四版,第八章P352,T3
数学兴趣大讲堂
数学群(group)是由一种集合以及一个二元运算所组成的,并且符合“群公理”。群公理包含下述四个性质的代数结构。这四个性质是封闭性、结合律、单位元和对于集合中所有元素存在逆元素。
群(G,·)是由集合G和二元运算"·"构成的,符合以下四个性质(称“群公理”)的数学结构。其中,二元运算结合任何两个元素a和b而形成另一个元素,记为a·b,符号"·"是具体的运算,比如整数加法。
群公理所述的四个性质为:[3]
1. 封闭性: 对于所有G中a, b,运算a·b的结果也在G中。b[›]
2. 结合律: 对于所有G中的a, b和c,等式 (a·b)·c = a· (b·c)成立。
3. 单位元: 存在G中的一个元素e,使得对于所有G中的元素a,总有等式
e·a = a·e = a 成立。
4. 逆元: 对于每个G中的a,存在G中的一个元素b使得总有a·b = b·a = e,此处e为单位元。
群运算的次序很重要,把元素a与元素b结合,所得到的结果不一定与把元素b与元素a结合相同;亦即, {\displaystyle a\cdot b=b\cdot a}(交换律)不一定恒成立。满足交换律的群称为交换群(阿贝尔群,以尼尔斯·阿贝尔命名),不满足交换律的群称为非交换群(非阿贝尔群)。
整数加法群中,对于任何两个整数都有 a + b = b + a (加法的交换律)成立,因此,整数加法群是交换群。但是对称群中交换律并不总是成立,所以一般的对称群不是交换群。
群G的单位元经常记做1或 {\displaystyle 1_{G}},这个记号来自乘法单位元。对于阿贝尔群,可以把群运算记做+,单位元记做0;这种情况下群称为加法群。单位元也可记做id。
群 {\displaystyle (G,\cdot )}也常常简记为 {\displaystyle G}。可以根据上下文来判断一个符号指的是集合还是群。
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