阿贝尔群

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同义词 交换群一般指阿贝尔群
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阿贝尔群(Abelian Group),又称交换或加群,是这样一类群:
它由自身的集合 G 和二元运算 * 构成。它除了满足一般的群公理,即运算的结合律、G 有单位元、所有 G 的元素都有逆元之外,还满足交换律公理。因为阿贝尔群的群运算满足交换律和结合律,群元素乘积的值与乘法运算时的次序无关。
阿贝尔群的概念是抽象代数的基本概念之一。其基本研究对象是模和向量空间。阿贝尔群的理论比其他非阿贝尔群简单。有限阿贝尔群已经被彻底地研究了。无限阿贝尔群理论则是目前正在研究的领域。
中文名
阿贝尔群
外文名
Abelian Group
别????称
交换群,加群
命????名
挪威数学家尼尔斯·阿贝尔

阿贝尔群命名

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阿贝尔群以挪威数学家尼尔斯·阿贝尔命名。由阿贝尔群分解定理, 任何阿贝尔群可以分解成一些整数群和剩余类群的直和, 这个分解是唯一的, 其中分解出来的整数群的个数称为阿贝尔群的秩。比阿贝尔群更广泛的概念是模的概念,阿贝尔群就是整数环上的模。阿贝尔群有两个传统的记号方式:加法乘法。常用加法表示群运算。

阿贝尔群定义

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阿贝尔群是有着群运算符合交换律性质的群,因此阿贝尔群也被称为交换群。它由自身的集合 G 和二元运算 * 构成。它除了满足一般的群公理,即运算的结合律、G 有单位元、所有 G 的元素都有逆元之外,还满足交换律公理
因为阿贝尔群的群运算满足交换律和结合律,群元素乘积的值与乘法运算时的次序无关。
而群运算不满足交换律的群被称为“非阿贝尔群”,或“非交换群”。

阿贝尔群定理

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是一个群,是阿贝尔群的充要条件是对任意的a,b∈G,有(a*b)*(a*b)=(a*a)*(b*b)。
任何一个循环群必定是阿贝尔群。

阿贝尔群符号

阿贝尔群有两种主要运算符号 — 加法和乘法。
约定
运算
逆元
加法运算
x + y
0
nx
?x
乘法运算
x * yxy
e 或 1
x
x
一般地说,乘法符号是群的常用符号,而加法符号是模的常用符号。当同时考虑阿贝尔群和非阿贝尔群时,加法符号还可以用来强调阿贝尔群是特定群。

阿贝尔群乘法表

验证有限群是阿贝尔群,可以构造类似乘法表的一种表格(矩阵),它称为凯莱表。如果群 G = {g1 = e, g2, ..., gn} 在运算 ? 下,则这个表的第 (i, j) 个表项包含乘积 gi ? gj。群是阿贝尔群当且仅当这个表是关于主对角线是对称的(就是说这个矩阵是对称矩阵)。
这是成立的因为如果它是于阿贝尔群,则 gi ? gj = gj ? gi。这蕴含了第 (i, j) 个表项等于第 (j, i) 个表项,就是说这个表示关于主对角线对称的。

阿贝尔群例子

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整数集和加法运算 "+" 是阿贝尔群,指示为 (Z,+),运算 + 组合两个整数形成第三个整数,加法是符合结合律的,零是加法单位元,所有整数 n 都有加法逆元 ?n,加法运算是符合交换律的因为对于任何两个整数 m 和 n 有 m + n = n + m。
所有循环群 G 是阿贝尔群,因为如果 x, y 在 G 中,则 xy = aman = am + n = an + m = anam = yx。因此整数集 Z 形成了在加法下的阿贝尔群,整数模以 n Z/nZ 也是。
所有环都是关于它的加法运算的阿贝尔群。在交换环中的可逆元形成了阿贝尔乘法群。特别是实数集是在加法下的阿贝尔群,非零实数集在乘法下是阿贝尔群。
所有阿贝尔群的子群都是正规子群,所以每个子群都引发商群。阿贝尔群的子群、商群和直和也是阿贝尔群。
矩阵即使是可逆矩阵,一般不形成在乘法下的阿贝尔群,因为矩阵乘法一般是不可交换的。但是某些矩阵的群是在矩阵乘法下的阿贝尔群 - 一个例子是 2x2 旋转矩阵的群。

阿贝尔群性质

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如果n是自然数而x是使用加号的阿贝尔群G的一个元素,则nx可以定义为x + x + ... + x(n个数相加)并且(?n)x = ?(nx)。以这种方式,G变成在整数的环Z上的模。事实上,在Z上的模都可以被识别为阿贝尔群。
关于阿贝尔群(比如在主理想整环Z上的模)的定理经常可以推广到在任意主理想整环上的模。典型的例子是有限生成阿贝尔群的分类是在主理想整环上的有限生成模的结构定理的特殊情况。在有限生成阿贝尔群的情况下,这个定理保证阿贝尔群可以分解为挠群和自由阿贝尔群的直和。前者可以被写为形如Z/pkZ对于素数p的有限多个群的直和,而后者是有限多个Z的复本的直和。
如果f, g : G → H是在阿贝尔群之间的两个群同态,则它们的和f + g,定义为(f + g)(x) = f(x) + g(x),也是阿贝尔同态。(如果H是非阿贝尔群则这就不成立。)所有从G到H的群同态的集合Hom(G, H)因此是自身方式下的阿贝尔群。
某种程度上类似于向量空间的维度,所有阿贝尔群都有秩。它定义为群的线性无关元素的最大集合的势整数集有理数集和所有的有理数集的子群都有秩1。
词条标签:
理学 文化 建筑