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恶补基本功-本科代数-第二章,第3节,一部分第4节

2021-08-29 02:27 作者:子烨紫冶籽  | 我要投稿

同态(homomorphism),就是当组G和G',他们的映射f满足以下情况:

f(xy)%3Df(x)f(y)%5C%5Cf(x%2By)%3Df(x)%2Bf(y)

打个比方,让G为一个可交换群,那么G指向自己的映射就是同态。

第二个比方,z%5Cmapsto%20%7Cz%7C,就是非0乘法群的同态。

第三个比方,x%5Cmapsto%20e%5E%7Bx%7D,在就是加法群的同态,其逆映射(对数,logarithm)就是一种同态。

第四个比方,G是一个群,a是G的成员,其映射方式为n%5Cmapsto%20a%5E%7Bn%7D,所有满足a%5En%3De的n,就是这个同态的核(kernel),而e为G的任意成员。

如果f为群同态,而f的核包含了e自身,那么f是单射。

(论证)让x和y都是G的成员,假定f(x)=f(y),那么e'%3Df(x)f(y)%5E%7B-1%7D%3Df(x)f(y%5E%7B-1%7D)%3Df(xy%5E%7B-1%7D)

因此xy%5E%7B-1%7D%3De,最终x=y,所以论证了f是单射。

单射同态也叫嵌入(embedding),其关系会以这个方式来展示:

G%5Chookrightarrow%20G'

f是同构(isomorphism),如果同态的g(G')=G,使得f%5Ccirc%20gg%5Ccirc%20f分别为G'和G的恒等映射。这关系会这样:

G%5Capprox%20G'

例子五:让G是一个可交换群,而映射f

f%3Ax%5Cmapsto%20x%5E%7B-1%7D

是G对自己的同构。

(论证)我们设定一个逆映射f',只要证明f'是个同态群即可。让x'和y'是G'的一份子,而x,y为G的一份子,使得f(x)=x',f(y)=y',既然f是同态,那么f(xy)=x'y'。所以f'是同态。

陪集(cosets)和正规子群(normal subgroups)

如果S和S'为G的子集,那么SS'是S和S'的积(product),积是满足结合律的。

例子1:假设H是G的子群,让a是G的元素,x是H的元素,所有ax就是H在G内的陪集,也叫aH。

用加法的方式来呈现的话,就是a+H。

由于G可能不可交换,所以aH是H的左陪集(left coset),反过来说,我们也有右陪集。不过一般是,除非额外说明,否则一般是陪集指的就是左陪集。

理论:让aH和bH为H在G内的陪集,要么这两个是相同的,要么他们没有共同元素。

(论证)假设aH和bH有个共同元素,我们需要证明他们俩是相同的。让x和y为H的元素,使得ax=by,既然xH=H=yH,所以

aH%3DaxH%3DbyH%3DbH

假设G是有限组,每一个G里头的元素x,位于H的陪集内,又叫x%5Cin%20xH,这样的话,G就是H所有陪集的并集(union)。

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