离散数学第二版(屈婉玲版)第三部分内容总结

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离散数学第二版(屈婉玲版)第三部分内容总结

2024-07-12 16:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

离散代数结构内容总结 第九章 代数系统

 

9.1 二元运算及其性质

  定义:设集合S,有函数f:SxS→S 称为S上的二元运算。

  注意标红,运算体现了封闭性:集合里的元素运算结果还是集合里的元素。这里举个栗子:

    自然数集的加法运算是二元运算:

    一个自然数N加上另一个自然数N的结果还是自然数;

    而减法运算则不是二元运算:

      2 - 5 = -3,-3不是自然数。

 

运算表:

 

 

由上述运算表我们可以分析得出运算律:

 

交换律:

  若a X5 b = b X5 a,则说运算X5在S上是可交换的,即满足交换律。

 

结合律:

  若 (a X5 b)X5 c = a X5(b X5 c),则说运算X5在S上是可结合的,即满足结合律。

 

幂等律:

  若a X5 a = a,则说运算X5 适合幂等律,此时a被称作幂等元。

例如上图运算表中 1 X5 1 = 1,此时1被称作幂等元。

 

分配律和吸收律是对两个二元运算来说的。

 

分配律:

  这里我们拿小学二年级就学过的加法和乘法来举例,通过类比对其它运算也得出相应的结论:

在自然数N集合中,有

    a×(b + c)=(a×b)+(b×c)则说运算满足左分配律;

    (a + b)× c =(a×c)+(b×c)则说运算满足右分配律。

  如果同时满足左右分配律则说乘法(×)运算对加法(+)运算满足分配律。这里不能说加法(+)对乘法(×)满足分配律,因为交换位置后不难发现运算不可分配了。

 

吸收律:

  设一个集合S上二元运算#和@,

若对任意x,y∈S,都有x @ ( x # y ) = x # ( x @ y ) = x,则称运算@与#在S上满足吸收律。举例:∩和∪运算。

 

 

由这个例子我们还可以延伸出单位元和逆元:

 

单位元:

  很好理解,一个二元运算中的一个元素与另一个元素运算后的结果是它本身,则称该元素为单位元,或者幺元。单位元运算分左右。例如上述X5运算:

    1 X5 a = a,a为集合S的任意元素,我们说1是X5运算的幺元。这个从上面的运算表中不难看出。

 

逆元:

  也很好理解,类似于数乘运算中的倒数。一个元素与另一个元素的二元运算得到的结果是单位元,则称该元素是另一元素的逆元,逆元也分左右。在上图运算表中,我们来找逆元:

由于1是单位元,所以我们找:

  2 X5 3 = 1   3 X5 2 = 1   4 X5 4 = 1   1 X5 1 = 1

  2的逆元是3,3的逆元是2,4的逆元是4,1的逆元是1

 

而零元也相当好理解:

 

零元:

  整数集合的数乘运算中,我们知道0乘任何数都是0,也就是说在该二元运算中,0对该集合中任意元素的运算结果都是0,这就是零元的性质。用数学符号来写就是0×a = 0,其中a∈Z。

 

 

由零元我们可以再增加一个运算定律:

 

消去律:

  若对任意x,y,z∈S,都有x@y=x@z 且y@x=z@x 且x不是零元,满足y=z,此时称@满足消去律。

 

 

第十章 群与环

 

 

 

10.1 群的定义及性质

 

 

  我们可以简单理解群的定义半群,幺半群和群三者是层层递进的关系,半群给定特定条件后可以变为幺半群,幺半群再给定特定条件可以变成群。半群就是当代数系统的二元运算是可结合的,便可称代数系统为半群。只需要满足代数系统二元运算可结合就行。

 

  如果半群对二元运算存在单位元(幺元),那么半群就变成了幺半群。这个幺就是单位元的意思。

 

  如果幺半群里所有的元都有其逆元与之对应,那么称该幺半群为群。

 

 

 

这里有一个四元群的概念:

 

 

 

Klein四元群:具有特征:

 

存在单位元; 群的运算满足交换律; 每个元素的逆元是它本身; 任意两元素运算结果是第三个数

 

的群就是Klein(克莱因)群。

 

 

 

 

 

定义:

 

若群G是有穷集,则称G为有限集,否则称作无限群。群的基数称为群的阶。 只含单位元的群称为平凡群。 若群中的二元运算是可交换的,则称G为交换群或阿贝尔(Abel)群。

 

这里的有穷指的是群中的元素是有限个的,可以很多,但一定是有限的。群的基数则是群的元素的个数。

 

 

 

定义:

 

某元素的阶(注意不是群的阶),也称为周期,可以如图理解:

 

 

 

 

 

 

10.2 子群与群的陪集分解

 

 

 

书上有一句很精炼的话:子群就是群的子代数。

 

 

 

这里我认为可以类比集合来理解,集合中有子集,子集被包含于其“父集”中,而子群也是群的一部分。但是子群的要求更高:子群也得满足群的性质,

 

 

 

子群和真子群的理解类比子集和真子集,这里还有一个平凡子群的内容。说到平凡,都离不开单位元这一概念,包括后面的图,有一个叫做平凡图的图,只有点没有边,这里后面再说。平凡子群就是只含幺元的子群或该群本身。也就是说一个群的平凡子群有两个:1. 只含幺元的群;2. 群G本身。

 

之后是子群的三个判定定理:

 

 

 

 

 

 

 

 

看着很复杂,其实要证子群就从两个点入手,一是证明充分性,二是必要性。分点证明后得出结论即可。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(没完,后面的等有时间再补,主要是子群格和陪集)

(有错误可指出,虚心接受意见)

 



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