常用的离散数学中的几个概念以及自己的几点拙见

1、等价关系(Equivalence Relation)

设~是集合G上的一个二元关系,若满足以下条件:

(1)自反性:对任何a∈G,有a~a

(2)对称性:对任何a,b∈G,有a~b,则b~a

(3)传递性:对任何a,b,c∈G,有a~b且b~c,则a~c

则称~为G中的一个等价关系。


2、等价类(Equivalence Class)

集合b={x|x∈G,x~a},即集合G中所有与a等价的元素x组成的子集b,称为a所在的等价类,也就是说等价类是与某元素等价的所有元素组成的集合,等价类是个集合。


3、同余关系(Congruence Relation)

设m为非零常数,a、b为整数,如果m|a-b(这个形式看着让人蛋疼!谁特么发明的?我们矩阵老师说的对,数学很简单,就是让这些符号搞复杂了!),称a与b对模m是同余关系。

定义不好理解,其实同余关系很简单。对于非零常数m(因为不能模除0),如果整数a%m=b%m,那么以对m的模运算为背景看a与b的关系,这个关系就是同余关系。

同余关系是一种等价关系,可以按照等价关系那三个性质来证明。


4、同余类(Congruence Class)

集合b={x|x ≡ a%m}称为模m的同余类。即模除m后具有相同余数的所有元素组成的集合叫做同余类,同余类也是集合。集合个数为m-1个,因为模除嘛,余数肯定是【0,m)这m-1个数中的一个。


5、群(Group)

G为非空集合,如果在G上定义的二元运算 *,满足:

(1)封闭性:对于任意a,b,c∈G,有a*b∈G

(2)结合律:对于任意a,b,c∈G,有(a*b)*c=a*(b*c)

(3)幺元 :存在幺元e,使得对于任意a∈G,e*a=a*e=a

(4)逆元:对于任意a∈G,存在逆元a^-1,使得a^-1*a=a*a^-1=e

则称(G,*)是群,简称G是群。

如果仅满足封闭性和结合律,则称G是一个半群(Semigroup)。

如果仅满足封闭性、结合律并且有幺元,则称G是一个含幺半群(Monoid)。

回头再看看群的定义,那不就是矩阵集合和乘法运算嘛,矩阵乘法满足封闭性,肯定满足结合律,有幺元就是单位矩阵,有逆元就是矩阵的逆而且矩阵与其逆的乘积为单位矩阵。细分起来就能看出有的矩阵四个条件都满足,有的只满足前几个。

其实要是学过线性代数或者矩阵基础理论,里面有个线性空间的定义,跟这个就差不多。

(5)对于任意a,b∈G,有a*b=b*a

则称G为交换群或阿贝尔群(Abel Group)。(有的矩阵也满足交换律。所以群这个概念很好理解,很好记。记住群的概念,什么半群、含幺半群、阿贝尔群都不在话下啦!)


6、群的幺元是唯一的,群中元素的逆元也是唯一的。


7、无限群:群中元素个数是无限个时,叫做无限群。

有限群:群中的元素个数是有限个时,叫做有限群。

群的阶:群的元素个数就叫做群的阶。

元素的阶:满足a^n=e的最小正整数n,成为元素a的阶。如果a^n=e永不成立,则称a的阶无穷大。


8、循环群

a∈G,H={a^k|k∈Z}若满足:

(1)封闭性:对于任意a^k1,a^k2∈G,有a^k1*a^k2=a^(k1+k2)∈G

(2)结合律:对于任意的a^k1,a^k2,a^k3∈G,有(a^k1*a^k2)*a^k3=a^k1*(a^k2*a^k3)

(3)幺元:幺元仍为是G的幺元e

(4)逆元:对于人一定a^k∈G,逆元a^(-k)∈G,a^k*a(-k)=a^(-k)*a^k=e

那么H就是G的循环子群,a叫做群H的生成元。


9、环

集合G以及定义在G上的封闭运算+和*,若满足:

(1)(G,+)是交换群

(2)(G,*)满足结合律-------其实就是说(G,*)是个半群

(3)(G,+,*)满足分配率:对于任意a,b,c∈G,有a*(b+c)=a*b+a*c

则称(G,+,*)是环,简称G是环。

如果(G,*)满足交换律,则G是交换环。


10、域

集合G以及定义在G上的封闭运算+和*,若满足:

(1)(G,+)是交换群

(2)(G,*)是交换群(这里跟环不同)

(3)(G,+,*)满足分配率:对于任意a,b,c∈G,有a*(b+c)=a*b+a*c

则称(G,+,*)是域,简称G是域。



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