【近世代数学习笔记】(一)基本概念

基本概念

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二元运算定义

判断一个二元运算的要点:SxS到S上的映射——任意性和封闭性

  1. S中任何两个元素都可以进行运算

  2. 运算结果属于S(封闭性)

如果一个运算是在集合上封闭的不一定为二元运算,但如果这个运算不封闭则一定不是集合上的二元运算

一个集合中的任意元素经过某种特定的映射方式之后得到的结构仍然在这个集合中

二元运算举例

  1. 幂集上的交并补运算

  1. 合成运算

一元运算定义

一个集合中的任意元素经过某种特定的变换之后得到的结果还在这个集合中

一元运算举例

  1. 幂集上的补集运算

  1. 求一个双射的逆映射

运算的表示

解析公式表示

运算表表示

二元运算的规律

结合律

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交换律

分配律

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分配律涉及两个二元运算

证明要点有

  1. 弄清楚是求证谁对谁满足分配律——括号外面的运算对括号里面的运算满足分配律,分配的是括号外面的

  2. 分配律有左右之分——因为括号外的运算不一定满足交换律

消去律

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消去律的定义中也存在左消去律和右消去律

栗子:

证明两个集合相等的方法

二元运算的性质

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仅跟元素及其顺序有关,不跟运算符计算先后顺序有关

比如减法,跟运算符计算顺序是有关的

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当运算满足交换律之后,元素的顺序就不影响运算结果

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在括号内使用结合律

特异元素

单位元

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  1. 单位元一定是定义运算的集合中的元素

  2. 当一个运算有左单位元时,不一定有右单位元

  3. 但当一个运算既有左单位元又有右单位元时,则它一定有单位元,且跟左右单位元相同

  4. 单位元唯一

小栗子:乘法中的1,加法中的0,矩阵乘法中的单位矩阵,映射合成中的恒等映射,矩阵加法中的全零矩阵,幂集交中的全集

零元

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当e为定义运算的集合中任意元素时,x为零元

当x为定义运算的集合中任意元素时,e为单位元

  1. 当|S| >= 1时,上式中e和x虽然都是一个取值,但实际上都是任意的

  2. 小栗子:乘法中的0,矩阵乘法中的全零矩阵

可逆元素和逆元

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  1. 小栗子

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  1. 若一个运算没有单位元,则必然没有逆元

  2. 对于运算同时存在左逆元和右逆元,证明逆元存在

  3. 可逆元素,可逆元素都是存在,而不是任意

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代数系统

  1. 这k个运算之间是有一定的联系的,由消去律或分配律保证

  2. 栗子:

这里并没有将差运算和对称差运算写入

代数系统:带有运算的集合

主要研究代数系统的存在问题、数量问题和构造问题

代数系统的同态和同构

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同态映射描述的是一种运算之下经过映射得到的项,等于项在另一种运算之下的结果

这两种运算是分别定义在映射的原象集和象集上的

同态是一种有条件的映射

分类

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  1. 自同态中运算也只有一个,从对集合的限制上升到对对代数系统的限制

  2. 栗子

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满同态映射的规律

保持运算规律

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紧紧把握定义进行证明,分析证明,要证转证

保持特异元素

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典型例题

特异元素的计算

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解答

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可逆元素和逆元是一一对应的,不一定由有限多个,找出满足的关系

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在运算表中进行识别

  1. 满足交换律的运算表一定对称

  2. 对于结合律的验证:

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    1. 针对各种选择枚举验证

    2. 找出具体的运算性质进行验证:第三个图结果只跟参与运算的元素有关

  1. 对于单位元和零元:

    1. 各个元素所在行列结果的规律性

  1. 没有单位元的运算一定没有可逆元素和逆元

    1. 找结果为单位元的位置

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