Алгебра phys 1 сентябрь–октябрь
Материал из SEWiki
Версия от 13:10, 6 сентября 2016; Goryachko (обсуждение | вклад)
1 Основы алгебры
| ||||||||||
| ||||||||||
|
1.1 Множества, отображения, отношения
1.1.1 Множества
- Логические связки: — отрицание («не»), — дизъюнкция («или»), — конъюнкция («и»), — импликация («влечет»), — эквивалентность.
- Лемма о логических связках. Пусть , , — высказывания; тогда
(1) , , , ;
(2) , ;
(3) , , , . - Кванторы: — существование, — всеобщность («для любых»). Утверждение: , .
- Задание множества перечислением элементов: ; — принадлежность, — пустое множество, — включение, — строгое включение.
- Выделение подмножества: . Операции над множествами: — объединение, — пересечение, — разность, — произведение.
- Лемма об операциях над множествами. Пусть , , — множества; тогда
(1) , , , ;
(2) , ;
(3) если — множество и , то и . - Числовые множества: , , , — натуральные, целые, рациональные, вещественные числа; и ().
- — порядок (количество элементов) множества , — множество подмножеств множества , — -я степень множества ().
1.1.2 Отображения
- Множество отображений, действующих из мн.-ва в мн.-во : . Область, кообласть, график отображения : , , .
- Образ множества относительно (): , прообраз множества относительно (): , образ отображения : .
- Сужения отображения ( и ): и . Сокращенная запись образа: .
- Инъекции: . Сюръекции: .
- Биекции: . Композиция отображений: . Тождественное отображение: .
- Теорема о композиции отображений. Пусть , — множества и ; тогда
(1) , и, если , — множества и , , то ;
(2) если , то , если и только если ;
(3) , если и только если ;
(4) , если и только если ( — биекция, обратная к биекции ). - Утверждение: . Принцип Дирихле. Пусть — множества, ; тогда .
1.1.3 Отношения
- Множество отношений между множествами и : . Область, кообласть, график отношения : , , . Примеры.
- Отношения эквивалентности: .
- Классы эквивалентности: . Утверждение: . Фактормножество: .
- Разбиения: . Утверждение: . Трансверсали.
- Теорема об отношениях эквивалентности и разбиениях. Пусть — множество; тогда отображение — биекция.
- Отношение : . Слои отображения : (). Факторотображение — биекция.
1.2 Группы (часть 1)
1.2.1 Множества с операцией
- Внутренняя -арная операция на — отображение, действующее из в (нульарная операция на — выделенный элемент множества ).
- Гомоморфизмы между мн.-вами с операцией: .
- Утверждение: пусть и ; тогда . Изоморфизмы: .
- Утверждение: пусть ; тогда . Эндоморфизмы: . Автоморфизмы: .
- Обозначения по Минковскому: . Примеры: , , .
- Инфиксная запись бинарных операций. Ассоциативность: . Коммутативность: .
- Полугруппа — множество с ассоциативной операцией. Гомоморфизмы полугрупп. Примеры полугрупп. Лемма об обобщенной ассоциативности.
Лемма об обобщенной ассоциативности. Пусть — полугруппа, и ; тогда значение выражения не зависит от
расстановки скобок (то есть от порядка выполнения операций при вычислении этого выражения).
1.2.2 Моноиды и группы (основные определения и примеры)
- Моноид — полугруппа с нейтральным элементом (единицей). Единственность единицы, единица как нульарная операция. Гомоморфизмы моноидов.
- Примеры: числовые моноиды (по умножению или сложению), моноиды функций, моноиды слов , моноиды отображений .
- Обратимые элементы: . Единственность обратного элемента. Утверждение: .
- Группа — моноид, в котором любой элемент обратим. Гомоморфизмы групп. Группа ( — моноид). Таблица Кэли. Изоморфные группы: .
- Примеры: числовые группы, группы функций, свободные группы , группы биекций , группы автоморфизмов графов .
- Мультипликативные обозначения в группе : , , , (). Аддитивные обозначения в абелевой группе : , , , ().
- Симметрические группы: , . Запись перестановки в виде посл.-сти значений, цикловая запись. Лемма о циклах.
Лемма о циклах. Пусть , , числа попарно различны и ; тогда
, а также .
1.2.3 Подгруппы, классы смежности, циклические группы
- Подгруппы: . Подгруппа, порожденная мн.-вом : .
- Утверждение: , а также . Пример: .
- Отношения и : и . Утверждение: и .
- Множества классов смежности: и . Теорема Лагранжа. Индекс: .
Теорема Лагранжа. Пусть — группа, и ; тогда (и, значит, делит ).
- Порядок элемента: (). Утверждение: пусть ; тогда .
- Лемма о порядке элемента. Пусть — группа и ; тогда (и, значит, если , то делит и ).
- Лемма об обратимых остатках. Пусть ; тогда .
- Циклические группы: . Примеры: (), . Теорема о циклических группах. Первообразный корень по модулю .
Теорема о циклических группах. Пусть — циклич. группа; обозначим через величину ; тогда и или и .
1.2.4 Нормальные подгруппы, факторгруппы, прямое произведение групп
- Нормальные подгруппы: . Пример: .
- Отношение сопряженности: и сопряжены. Нормальная подгруппа, порожденная мн.-вом : .
- Теорема о классах сопряженности в симметрических группах. Пусть и ; тогда перестановки и сопряжены, если и только
если (неупорядоченные) наборы длин циклов перестановок и равны. - Ядро гомоморфизма : . Образ гомоморфизма : . Лемма о слоях гомоморфизма и следствие из нее. Примеры.
Лемма о слоях гомоморфизма. Пусть — группы, , и ; тогда .
Следствие из леммы о слоях гомоморфизма. Пусть — группы и ; тогда .
- Факторгруппа: с фактороперациями (). Корректность опр.-я факторопераций. Теорема о гомоморфизме. Пример: .
Теорема о гомоморфизме. Пусть — группы и ; тогда .
- Прямое произведение групп: с покомпонентными операциями. Теорема о прямом произведении. Внутреннее прямое произведение подгрупп.
Теорема о прямом произведении. Пусть — группа и ; обозначим через отображение ; тогда
(1) , и ;
(2) ;
(3) если , то .
1.3 Кольца (часть 1)
1.3.1 Определения и конструкции, связанные с кольцами
- Кольцо — абелева группа по сложению и моноид по умножению, операции в которых связаны дистрибутивностью. Кольца в широком смысле слова.