群 = 非空集合 + 二元运算 + 性质

半群

设 近世代数 为一个非空集合, 近世代数 上有二元运算 近世代数 ,满足结合律,则称 近世代数 或 近世代数 为一个半群。

扩展:

幺元:假设半群 近世代数 ,若元素 近世代数 满足 近世代数 , 近世代数 ,则称 近世代数 为 近世代数 的左幺元。同样的可以推广至右幺元。若 近世代数 既是左幺元又是右幺元,则称 近世代数 为 近世代数 的幺元,同时称 近世代数 为幺半群。

逆元:设 近世代数 为幺半群, 近世代数 为幺元, 近世代数 。若元素 近世代数 满足 近世代数 ,则称 近世代数 为 近世代数 的左逆元。同样可以推广至右逆元。若 近世代数 既是 近世代数 的左逆元又是右逆元,则称 近世代数 为 近世代数 的一个逆元,将 近世代数 记为 近世代数 。

群定义

幺半群 近世代数 每个元素都可逆,则把 近世代数 称为群。

第一定义:

从集合观点来看: 近世代数 ,定义一个二元运算 近世代数

  1. 近世代数 对于 近世代数 封闭。
  2. 运算 近世代数 满足结合律。
  3. 近世代数 里面存着幺元, 近世代数 。
  4. 近世代数 存在逆元, 近世代数 使得 近世代数 。

第二定义:

 近世代数 ,定义一个二元运算 近世代数

  1. 近世代数 对于 近世代数 封闭。
  2. 运算 近世代数 满足结合律。
  3.  近世代数 中存在左(右)幺元 近世代数 

  4. 近世代数 , 近世代数 存在左(右)逆元 近世代数 , 近世代数

扩展:

群阶:设 近世代数 为群, 近世代数 的阶指的是 近世代数 中元素的个数,记号为 近世代数 。 近世代数 则称为有限群,否则称为无限群。当 近世代数 时,我们可以用群表表示出来。

映射

设函数 近世代数
单射:任给 近世代数,近世代数 近世代数 ,若 近世代数 ,则 近世代数 ,称 近世代数 为单射

满射:任给 近世代数 ,都存在 近世代数 使得 近世代数 , 称 近世代数 为满射

双射:若 近世代数 既是单射又是满射,称 近世代数 为双射,也叫一一对应。

近世代数

代数运算

设 近世代数 为三个非空集合,一个映射 近世代数 ,该映射称为 近世代数 到 近世代数 的一个代数运算。

如果 近世代数 ,代数运算 近世代数 称为 近世代数 上的二元运算

运算表

近世代数 ,定义 近世代数 ,

近世代数

运算表如下:

  1 2
1
2

对角线对称,可以发现这是一个交换的集合,其实可以看到 近世代数 。所以,交换律其实可以从表中可以看出来。

分类

近世代数 一个 分类就是将 近世代数 写成一些不相交的非空子集的并


近世代数

关系

集合 近世代数 中一种对两个元素而言的一种性质,使 近世代数 中任何两个元素要么有关系,要么没关系,二者必居其一。用 近世代数 表示, 近世代数 与 近世代数 有关系 近世代数 ,记为 近世代数 ,无关系 近世代数 ,记为 近世代数 .

等价关系

设 近世代数 中定义了关系 近世代数 ,若 近世代数 满足条件

  • 反身性: 近世代数 .
  • 对称性: 近世代数 .
  • 传递性: 近世代数

则称 近世代数 为等价关系

等价关系与分类的关系:

等价关系 近世代数 分类,即近世代数 中一个等价关系 近世代数 决定 近世代数 的一个分类、近世代数 的一个分类决定 近世代数 中一个等价关系

等价类

设 近世代数, 近世代数 中有一个等价关系 近世代数 , 近世代数 ,定义 近世代数 的等价类 近世代数 (或称 近世代数 所在的等价类)。

设 近世代数, 近世代数 中定义了等价关系 近世代数 ,定义集合 近世代数 (重复的只取一个)称为 近世代数 对 近世代数 的商集合

同余关系

设 近世代数, 近世代数 中定义了二元运算 " 近世代数 ",有定义了等价关系 近世代数 ,如果 近世代数 和 " 近世代数 " 满足条件 近世代数 ,则称 近世代数 为 " 近世代数 " 的同余关系

子群

假设 近世代数 为群, 近世代数 ,若 近世代数 在 近世代数 的运算构成群,则称 近世代数 为 近世代数 的子群,记为 近世代数 ,注意,这个不是表示小于的意思

假设 近世代数 ,则 近世代数 

设 近世代数 ,则下列条件等价:

  1. 近世代数 是 近世代数 的正规子群,即 近世代数 ;
  2. 近世代数
  3. 近世代数 ,其中 近世代数 (对任何的非空子集 近世代数 )

不变子群(正规子群)

假设 近世代数 为群, 近世代数近世代数,则近世代数 是一个不变子群,记 近世代数

判定定理:

1、假设 近世代数 为群, 近世代数,则近世代数当且仅当近世代数,有$ gH{g^{ - 1}} = H$

2、假设 近世代数 为群, 近世代数,则近世代数当且仅当近世代数,有$ g{\rm{h}}{g^{ - 1}} \in H$  

扩展:

1、一个交换群近世代数 的每一个子群近世代数 都是不变子群

2、平凡子群都是不变子群

平凡子群:设近世代数 为群,{e}和近世代数 本身是近世代数 的平凡子群

陪集

设 近世代数 为群, 近世代数 ,定义 近世代数 称为 近世代数 为代表元的 近世代数 的一个左陪集,近世代数 称为 近世代数 为代表元的 近世代数 的一个右陪集;换句话说,一个不变子群近世代数 的一个左(右)陪作 近世代数的一个陪集

设 近世代数 为群, 近世代数 ,则关系 近世代数 为等价关系。 近世代数 所在的等价类 近世代数 恰好是 近世代数 的左陪集 近世代数 ,故 近世代数 的所有左陪集构成 近世代数 的一个分类。

商群

定义1:设 近世代数,则等价关系 近世代数 是 近世代数 的同余关系 近世代数 近世代数 ,这个时候, 近世代数 对于诱导的运算构成一个群,则称 近世代数 为 近世代数 的商群,记为 近世代数 。

定义2:一个群近世代数 的一个不变子群  近世代数的陪集(关于陪集的乘法)所作成的群叫做一个商群,记为 近世代数 

即:若近世代数近世代数是群近世代数关于其不变子群近世代数的一个陪集分解,对于近世代数,定义:近世代数,则近世代数 关于上述法则作成一个群,叫做群近世代数 关于不变子群近世代数 的商群

举例:近世代数 为 近世代数 群, 近世代数 , 近世代数 ,则 近世代数 为群, 近世代数,由 近世代数 ,设 近世代数 ,则 近世代数 ,所以近世代数模 近世代数 的剩余类加群, 近世代数

同态和同构

设 近世代数 , 近世代数 为 近世代数 到 近世代数 的映射,如果

近世代数 称 近世代数 为 近世代数 到 近世代数 的同态映射,简称为同态。若同态 近世代数 为单射,称 近世代数 为单同态(满射 近世代数 满同态)。若同态 近世代数 为双射,则称 近世代数 为同构,这时称 近世代数 和 近世代数 同构,记为 近世代数 。

扩展:

1、设 近世代数 为同态,定义 近世代数近世代数0指的是近世代数 中的0元)称为 近世代数 的核,换句话说Kerf也就是近世代数 中0元的原像

2、近世代数 .

3、(群的同态基本定理). 设 近世代数 的满同态,则 近世代数

循环群

假设 近世代数 是一个群,如果存在 近世代数 ,使得 近世代数 ,则 近世代数 为循环群,记为 近世代数 ,称 近世代数 为群 近世代数 的生成元。

举例: 近世代数 为循环群, 近世代数 都为生成元

定理:

1、循环群肯定为交换群 (Abel群)。

2、循环群的子群也是循环群。

3、假设 近世代数 是一个由元近世代数所生成的循环群,那么近世代数 的构造完全可以由a的阶来决定:

近世代数的阶若是无限的,那么近世代数与整数加群同构

近世代数的阶若是一个有限整数m,那么近世代数与模m的剩余类加群同构

即:假设 近世代数 是一个循环群,若 近世代数 ,则 近世代数 ,若 近世代数 ,则 近世代数 【 近世代数 是近世代数 的子群形式】。我们可以得到两个循环群同构 近世代数 它们的阶相同。

4、设 近世代数 , 则 近世代数 中存在唯一的 近世代数 阶子群。

模m的剩余类加群

假设 近世代数 是一个循环群,近世代数 包含模m的m个剩余类,[a]表示a这个整数所在的剩余类,现规定一个代数运算:近世代数,对于这种运算近世代数 所作成一个群,这个群叫做模 近世代数 的剩余类加群,近世代数

变换

变换是一种特殊的映射

一个集合近世代数近世代数近世代数自己的映射,叫做近世代数的一个变换:近世代数

随之对应的 “单射变换”、“满射变换”、“一一变换”

将集合近世代数的全体变换作成一个集合近世代数,在集合近世代数上定义一个代数运算:近世代数,这种运算也可以看成变换的复合

这种运算适合结合律近世代数

变换群

 一个集合近世代数的若干个一一变换对于上述的规定的运算所作成的一个群叫做近世代数的一个变换群

定理:

1、(Cayley定理)任何群都与一个变换群同构

2、一个集合近世代数的所有的一一变换作成一个变换群G

3、变换群一般不是交换群

置换

 一个有限集合的一个一一变换叫做一个置换

置换群

置换群是变换群中的一个特例

一个有限集合的若干个置换作成的一个群叫做一个置换群

一个包含n个元的集合的全体置换作成的群叫做n次对称群,记 近世代数

定理:

1、奇置换乘奇置换为偶置换,奇置换与偶置换之积为奇置换,偶置换与偶置换之积为偶置换,奇置换之逆是奇置换,偶置换之逆是偶置换。

2、n次对称群近世代数的阶是n!

3、每一个有限群都与一个置换群同构

4、每一个置换都可以写成不相连的循环置换的乘积

加群

一个代数运算是加法的交换群是加群近世代数

近世代数 对于加法的单位元为 近世代数 ,称为 近世代数 的零元

设 近世代数 , 近世代数 在加法运算下的逆元记为 近世代数 ,记为 近世代数 的负元

近世代数 个 近世代数 连加记为 近世代数 ;

规定 近世代数

环定义

一个集合近世代数是环,需满足:

1、近世代数是个加群,即近世代数对于一个叫做加法的代数运算作成一个交换群

2、近世代数对于另一个叫做乘法的代数运算,是闭的

3、满足结合率:近世代数

4、满足分配率:近世代数

扩展:

1、单位元:环中一个元近世代数,满足:近世代数,若环中有单位元,则只能有一个;环未必有一个单位元

2、逆元:一个有单位元环的一个元近世代数叫做元近世代数的一个逆元:近世代数;环中的元未必有逆元

3、零因子:环近世代数中:近世代数近世代数是环的一个左零因子,近世代数是环的一个右零因子,都简称为零因子

4、一个环 近世代数 没有零因子 近世代数 近世代数 满足左右消去律。

环的特征

设 近世代数 ,且为无零因子环,1)则 近世代数 中所有非零元对于 近世代数 的加法具有相同的阶,2)且当这一个共同的阶有限时必为素数。

设 近世代数 为无零因子环,若 近世代数 中非零元的阶为无穷时,则称 近世代数 的特征 近世代数 ,若 近世代数 中所有的非零元都是有限 近世代数 阶的( 近世代数 为素数),则称 近世代数 的特征为 近世代数 。环的特征记为 近世代数 。

交换环

近世代数叫做交换环,满足:近世代数

整环

近世代数叫做一个整环,满足:

1、乘法满足交换率:近世代数

2、近世代数有单位元1:近世代数

3、近世代数没有零因子:近世代数

举例:整数环是一个整环

除环

近世代数叫做一个除环,满足:

1、近世代数至少包含一个不等于零的元

2、近世代数有一个单位元

3、近世代数的每一个不等于零的元有一个逆元

扩展:

1、除环是没有零因子的,因为:近世代数

2、除环近世代数的不等于零的元对于乘法来说作成一个群近世代数,叫做除环近世代数的乘群,因为:

(1)近世代数对于乘法来说是闭的

(2)乘法适合结合律

(3)近世代数有单位元,就是近世代数的单位元

(4)近世代数的每一个元有一个逆元

故,一个除环是由两个群,加群和乘群,合成的;分配率好像是一座桥,使得两个群中间之间发生一种联系

子环

设 近世代数 为环, 近世代数 是 近世代数 的非空子集,若 近世代数 对于 近世代数 的加法和乘法构成环,则称 近世代数 为 近世代数 的子环。

近世代数 的非空子集 近世代数 是 近世代数 的子环充要条件是 近世代数 。

理想

若子环 近世代数 满足 近世代数近世代数近世代数,则称是环近世代数的一个左理想;

若子环 近世代数 满足 近世代数近世代数近世代数,则称是环近世代数的一个左理想

若 近世代数 既是 近世代数 的左理想又是 近世代数 的右理想,则称 近世代数 为 近世代数 的双边理想,简称理想。属于子环

扩展:

1、近世代数 分别是环的最小和最大理想,称为平凡理想

2、设 近世代数 是一个环, 近世代数 是 近世代数 的理想,若 近世代数 ,则 近世代数 或 近世代数 ,则称 近世代数 是素理想。

3、近世代数 是交换环, 近世代数 是 近世代数 的理想,且 近世代数 , 则 近世代数 是 近世代数 的素理想 近世代数近世代数 是整环。

4、近世代数 是环 近世代数 的理想,若 近世代数 ,且不存在 近世代数 的真理想 近世代数 ,使得 近世代数 ,则称 近世代数 是极大理想

5、近世代数 是交换环R的极大理想 近世代数是域

6、交换环R的极大理想一定是素理想。

近世代数 的极大理想 近世代数

近世代数 是域 近世代数 是整环 近世代数 是素理想 

剩余类环

1、剩余类

一个环近世代数和环的理想近世代数,以加法运算,近世代数环作成一个群,近世代数作成近世代数的一个不变子群,这样近世代数的陪集:近世代数作成近世代数的一个分类,把这些分类叫做近世代数的剩余类

把所有的剩余类作成一个集合叫做 近世代数,并规定两个法则:

近世代数

这就是近世代数的代数运算

2、若 近世代数是一个环,近世代数是它的理想,近世代数是所有模近世代数的剩余类作成的集合,那么近世代数本身也是一个环,且近世代数【同态】

3、近世代数叫做环近世代数的模近世代数剩余类环,记近世代数

4、若 近世代数近世代数时两个环,且同态,那么这个同态满射的核近世代数近世代数的一个理想,且近世代数

5、环近世代数 到环近世代数的一个同态满射下:

(1)近世代数 的一个子环近世代数的象近世代数近世代数的一个子环

(2)近世代数 的一个理想近世代数的象近世代数近世代数的一个理想

(3) 近世代数的一个子环近世代数的逆象近世代数近世代数的一个子环

(4)近世代数的一个理想近世代数的象近世代数近世代数 的一个理想

环的同态

近世代数 是两个环, 近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的映射,若满足 近世代数 ,

近世代数

则称 近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的同态,若 近世代数 是单射,则称 近世代数 是单同态,若 近世代数 是满射,则称 近世代数 是满同态,若 近世代数 是双射,则称 近世代数 是同构,即 近世代数 

易知, 近世代数 , 近世代数近世代数 是环 近世代数 的理想。

扩展:

1、近世代数 为环,定义

近世代数, 近世代数 是同态,称为零同态

2、近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的同态, 近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的同态,则 近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的同态,若 近世代数 是单同态,则 近世代数 是单同态,若 近世代数 是满同态,则 近世代数 是满同态。若 近世代数 是同构,则 近世代数 是同构,则 近世代数 是 近世代数 到 近世代数 的同构。

3、 (环的同态基本定理)设 近世代数 是环 近世代数 到 近世代数 的满同态,则 近世代数 

商环

设 近世代数 是近世代数 的理想,在 近世代数 中定义关系 近世代数

近世代数

则关系 近世代数 是等价关系,且对于环的加法和乘法是同余关系,记 近世代数 的等价类为 近世代数 ,在商集和 近世代数 上定义加法和乘法,

近世代数

则 近世代数 对于上述运算构成一个环,称为 近世代数 对于理想 近世代数 的商环。

扩展:近世代数 是交换环,可以推出 近世代数 是交换环, 近世代数 是幺环,则 近世代数 也是幺环,且 近世代数 是 近世代数 的单位元。

多项式环

近世代数是一个有单位元的交换环,近世代数近世代数的子环,且包含近世代数的单位元,现从近世代数中取出一个元近世代数,则近世代数有意义,即也是近世代数的一个元

1、多项式

一个可以写成近世代数形式的近世代数的元叫做近世代数上的近世代数的一个多项式近世代数叫做多项式的系数

2、现将所有近世代数上的近世代数多项式放到一起,作成一个集合,记近世代数,且对于加法和乘法都是闭的,也满足结合律和交换律,所以近世代数是一个环,故近世代数叫做近世代数上的近世代数多项式环

3、未定元

 近世代数上的一个元近世代数叫做近世代数上的一个未定元,满足:近世代数

4、一元多项式

令 近世代数是环近世代数上的一个一元多项式,则非负数近世代数叫做这个多项式的次数

扩展:

若 近世代数 非零, 近世代数 ,则、

1) 近世代数 或 近世代数

2) 近世代数 或 近世代数 ,等号成立当且仅当 近世代数 的首项系数 近世代数 与 近世代数 的首项系数 近世代数 的乘积 近世代数 不为零,特别地,若 近世代数 为整环,则 近世代数 也是整环。

现在定义 近世代数 到 近世代数 的映射 近世代数 , 则显然 近世代数 是环的单同态。由此 近世代数 可以看成 近世代数 的一个子环。若 近世代数 是整环,则整环 近世代数 的所有单位就是 近世代数 的所有单位

整环里的因子分解

唯一分解定理:一个整数可以惟一的写成若干素数的乘积

唯一分解

1、单位

整环近世代数 的一个元近世代数叫做近世代数 的一个单位,若近世代数有逆元

一个整环中至少有两个单位,就是1和-1

性质:

(1)两个单位$\alpha 和\alpha '$的乘积$\alpha \alpha '$也是一个单位,单位$\alpha$的逆元${\alpha ^{{\rm{ - }}1}}$也是一个单位

2、相伴元

元b叫做元a的相伴元,若b是a和一个单位近世代数的乘积:$b = \alpha a$

3、平凡因子

单位以及元a的相伴元b 叫做a的平凡因子,其余a的因子,叫做a的真因子

4、因子

整环近世代数的一个元a可以被另外一个元b整除,且有第三个元c,使得:${\rm{c}} = ba$,叫a可以被b整除,b是a的因子,记$b|a$

5、素元

整环近世代数的一个元p叫做一个素元,满足:p既不是零元也不是单位,且p只有平凡因子

扩展:

(1)单位e同素元p的乘积ep也是一个素元

(2)整环中的一个不等于零的元a有真因子的充分必要条件是:a=bc,b,c都不是单位

(3)假定a≠0,且a有真因子b:  a=bc 那么c也是a的真因子

6、唯一分解

一个整数环近世代数的一个元a在近世代数的里有唯一分解,满足:

(1)$a = {p_1}{p_2}...{p_r}$(pi近世代数的素元)

(2)若同时$a = {q_1}{q_2}...{q_s}$(qi近世代数的素元)

那么 r=s (个数相同)

唯一分解环

一个整环近世代数叫做一个唯一分解环,若:近世代数的每一个既不等于零又不等于单位的元都有唯一分解

一个整环近世代数满足以下性质,就是唯一分解环:

1、近世代数的每一个既不是零也不是单位的元a都有一个分解:$a = {p_1}{p_2}...{p_r}$(pi近世代数的素元)

2、近世代数的一个素元p若能整除ab,那么p能整除a或者b

近世代数一定是一个唯一分解环

扩展:

1、一个唯一分解环中:若一个素元p能够整除ab,那么p能够整除a或者b

2、最大公因子

元c叫做元${a_1},{a_2},...,{a_n}$的公因子,若c同时能够整除${a_1},{a_2},...,{a_n}$

元 ${a_1},{a_2},...,{a_n}$的一个公因子d叫做${a_1},{a_2},...,{a_n}$的最大公因子,若d能够被${a_1},{a_2},...,{a_n}$的每一个公因子c整除

近世代数

域定义

一个交换除环叫做一个域,一种特殊的环

 

 

 

参考

1、安全六三   

2、近世代数基础(张禾瑞) 

3、视频

4、简书

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