群论从入门到放弃。
通过简单入门来打破幻想。
顺着有限群论基础,结合近世代数。
什么是群
设 G 为非空集合,⋅ 为集合运算。
满足以下性质则是群:
- 群的基本定义
∀a,b∈Ga⋅b∈G
-
结合律
∀a,b,c∈G(a⋅b)⋅c=a⋅(b⋅c)
-
存在单位元
∀a∈G,∃ea⋅e=e⋅a=a
-
存在逆元
定义逆元a−1:
∀a∈G,∃a−1a−1⋅a=a⋅a−1=e
特殊地,若还满足交换律,则称为阿贝尔群或交换群:
∀a,b∈Ga⋅b=b⋅a
幂
为了方便书写,将 n 个元素 a 连续运算表示为 an。
约定 a0=e,a−n=(a−1)n。
由结合律可知,群的幂满足指数运算:
∀a∈Gan⋅am=an+m(an)m=anm
阶
若群 G 中元素个数有限,则称元素个数为群 G 的阶。
若群 G 存在正整数 k,满足 ak=e,则 a 被称为有限阶元素,否则称为无限阶元素。
若存在最小的 k 使得 ak=e,定义k为元素a的阶
假设a的阶为k:
al=e⟺k∣lal=am⟺k∣(l−m)
对于无限阶元素:
al=am⟺l=m
若群 G 所有元素都是有限阶元素,则称为周期群。