Grupy, pierścienie i ciała

Podobne dokumenty
1. Wykład NWD, NWW i algorytm Euklidesa.

Paweł Gładki. Algebra. pgladki/

Definicja1.2.Niech Abędzieniepustymzbiorem,a i działaniamiwa. (1)Mówimy,że jestłączne,jeżeli. x,y,z A[x (y z) = (x y) z].

Podstawowe struktury algebraiczne

Podstawowe struktury algebraiczne

Działania Definicja: Działaniem wewnętrznym w niepustym zbiorze G nazywamy funkcję działającą ze zbioru GxG w zbiór G.

Ciała i wielomiany 1. przez 1, i nazywamy jedynką, zaś element odwrotny do a 0 względem działania oznaczamy przez a 1, i nazywamy odwrotnością a);

Zadania z algebry liniowej - sem. I Struktury algebraiczne

Algebra abstrakcyjna

1.1 Definicja. 1.2 Przykład. 1.3 Definicja. Niech G oznacza dowolny, niepusty zbiór.

Chcąc wyróżnić jedno z działań, piszemy np. (, ) i mówimy, że działanie wprowadza w STRUKTURĘ ALGEBRAICZNĄ lub, że (, ) jest SYSTEMEM ALGEBRAICZNYM.

Relacje binarne. Def. Relację ϱ w zbiorze X nazywamy. antysymetryczną, gdy x, y X (xϱy yϱx x = y) spójną, gdy x, y X (xϱy yϱx x = y)

Algebra. Jakub Maksymiuk. lato 2018/19

Pojęcie pierścienia.

. : a 1,..., a n F. . a n Wówczas (F n, F, +, ) jest przestrzenią liniową, gdzie + oraz są działaniami zdefiniowanymi wzorami:

Matematyka dyskretna

Wykład 4. Określimy teraz pewną ważną klasę pierścieni.

Matematyka dyskretna

1 Określenie pierścienia

5. Algebra działania, grupy, grupy permutacji, pierścienie, ciała, pierścień wielomianów.

1. Określenie pierścienia

Zestaw 2. Definicje i oznaczenia. inne grupy V 4 grupa czwórkowa Kleina D n grupa dihedralna S n grupa symetryczna A n grupa alternująca.

WYK LAD 2: PODSTAWOWE STRUKTURY ALGEBRAICZNE, PIERWIASTKI WIELOMIANÓW, ROZK LAD FUNKCJI WYMIERNEJ NA U LAMKI PROSTE

Pokazać, że wyżej zdefiniowana struktura algebraiczna jest przestrzenią wektorową nad ciałem

Ciała skończone. 1. Ciała: podstawy

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

Przestrzenie liniowe

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ PIERŚCIENIE, CIAŁA I HOMOMORFIZMY

Informatyka Stosowana. a b c d a a b c d b b d a c c c a d b d d c b a

3. Wykład Układy równań liniowych.

Zadania egzaminacyjne

Definicja 1.2. Niech A będzie niepustym zbiorem, a i działaniami w A. (1) Mówimy, że jest łączne, jeżeli. x, y, z A[x (y z) =(x y) z].

R n = {(x 1, x 2,..., x n ): x i R, i {1,2,...,n} },

Algebra liniowa z geometrią. wykład I

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

Uniwersytet w Białymstoku. Wykład monograficzny

Wyk lad 9 Podpierścienie, elementy odwracalne, dzielniki zera

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

Przestrzenie liniowe

14. Przestrzenie liniowe

Uwaga 1.2. Niech (G, ) będzie grupą, H 1, H 2 < G. Następujące warunki są równoważne:

Wyk lad 1 Podstawowe struktury algebraiczne

Algebra Liniowa 2 (INF, TIN), MAP1152 Lista zadań

Kombinacje liniowe wektorów.

Pozostała algebra w pigułce

Dr Maciej Grzesiak, Instytut Matematyki

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

1 Elementy logiki i teorii mnogości

Ćwiczenia 1 - Pojęcie grupy i rzędu elementu

Pierścień wielomianów jednej zmiennej

0.1 Pierścienie wielomianów

(4) W zbiorze R R definiujemy działania i wzorami. (a, b) (c, d) =(a + c, b + d),

Rozdział 5. Macierze. a 11 a a 1m a 21 a a 2m... a n1 a n2... a nm

Przestrzeń liniowa. Algebra. Aleksander Denisiuk

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1

020 Liczby rzeczywiste

Algebra liniowa z geometria. - zadania Rok akademicki 2010/2011

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

macierze jednostkowe (identyczności) macierze diagonalne, które na przekątnej mają same

1 Grupy. 1.1 Grupy. 1.2 Podgrupy. 1.3 Dzielniki normalne. 1.4 Homomorfizmy

Zadania z algebry liniowej - sem. I Przestrzenie liniowe, bazy, rząd macierzy

1. R jest grupą abelową względem działania + (tzn. działanie jest łączne, przemienne, istnieje element neutralny oraz element odwrotny)

Przestrzenie wektorowe

BOGDAN ZARĘBSKI ZASTOSOWANIE ZASADY ABSTRAKCJI DO KONSTRUKCJI LICZB CAŁKOWITYCH

1 Zbiory i działania na zbiorach.

cx cx 1,cx 2,cx 3,...,cx n. Przykład 4, 5

Teoria Liczb Rzeczywistych

0 + 0 = 0, = 1, = 1, = 0.

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami:

Zastosowania wyznaczników

3. Macierze i Układy Równań Liniowych

1. Liczby zespolone i

Funkcje analityczne. Wykład 2. Płaszczyzna zespolona. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2017/2018)

FUNKCJE LICZBOWE. Na zbiorze X określona jest funkcja f : X Y gdy dowolnemu punktowi x X przyporządkowany jest punkt f(x) Y.

Dlaczego nie wystarczają liczby wymierne

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ...

PODSTAWOWE W LASNOŚCI W ZBIORZE LICZB RZECZYWISTYCH

Treść wykładu. Pierścienie wielomianów. Dzielenie wielomianów i algorytm Euklidesa Pierścienie ilorazowe wielomianów

Grupy. Permutacje 1. (G2) istnieje element jednostkowy (lub neutralny), tzn. taki element e G, że dla dowolnego a G zachodzi.

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ. 1. Ciała

Analiza Matematyczna. Teoria Liczb Rzeczywistych

Logika binarna. Prawo łączności mówimy, że operator binarny * na zbiorze S jest łączny gdy (x * y) * z = x * (y * z) dla każdego x, y, z S.

Grupy i cia la, liczby zespolone

3 Przestrzenie liniowe

Wykład 16. P 2 (x 2, y 2 ) P 1 (x 1, y 1 ) OX. Odległość tych punktów wyraża się wzorem: P 1 P 2 = (x 1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2

Rozdział 2. Liczby zespolone

Algebra i jej zastosowania - konspekt wykładu

Wykład 1. Na początku zajmować się będziemy zbiorem liczb całkowitych

2 Rachunek macierzowy, metoda eliminacji Gaussa-Jordana Wprowadzenie teoretyczne Zadania... 9

Baza w jądrze i baza obrazu ( )

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

Wyk lad 14 Cia la i ich w lasności

Teoria liczb. Magdalena Lemańska. Magdalena Lemańska,

Kurs wyrównawczy - teoria funkcji holomorficznych

Projekt matematyczny

Łatwy dowód poniższej własności pozostawiamy czytelnikowi.

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ LINIOWA NIEZALEŻNOŚĆ, ROZPINANIE I BAZY

Algebra z Geometrią Analityczną. { x + 2y = 5 x y = 9. 4x + 5y 3z = 9, 2x + 4y 3z = 1. { 2x + 3y + z = 5 4x + 5y 3z = 9 7 1,

Paweł Gładki. Algebra. pgladki/

1. Liczby zespolone. Jacek Jędrzejewski 2011/2012

Transkrypt:

Grupy, pierścienie i ciała

Definicja: Niech A będzie niepustym zbiorem. Działaniem wewnętrznym (lub, krótko, działaniem) w zbiorze A nazywamy funkcję : A A A. Niech ponadto B będzie niepustym zbiorem. Działaniem zewnętrznym w zbiorze A nazywamy funkcję : B A A.

Uwaga: To, że w zbiorze A określono działanie wewnętrzne w szczególności oznacza, że: 1. x, y A[ (x, y) istnieje], 2. x, y A[ (x, y) A]. Zamiast (x, y) będziemy na ogół pisać x y.

Podobnie, jeśli B, to to, że w zbiorze A określono działanie zewnętrzne w szczególności oznacza, że: 1. a B x A[ (a, x) istnieje], 2. a B x A[ (a, x) A]. Zamiast (a, x) będziemy na ogół pisać a x.

Na tym wykładzie będziemy zajmować się prawie wyłącznie działaniami wewnętrznymi.

Przykłady: 1. Dodawanie liczb naturalnych jest działaniem w zbiorze N. 2. Mnożenie liczb naturalnych jest działaniem w zbiorze N. 3. Odejmowanie i dzielenie nie są działaniami w zbiorze N: 3 5 / N oraz 1 2 / N. Z drugiej strony, odejmowanie jest działaniem w Z, a dzielenie jest działaniem w Q \ {0}. 4. Mnożenie wektorów na płaszczyźnie przez skalary rzeczywiste jest przykładem działania zewnętrznego.

Definicja: Niech A będzie niepustym zbiorem, a i działaniami w A. 1. Mówimy, że jest łączne, jeżeli x, y, z A[x (y z) = (x y) z]. 2. Mówimy, że jest przemienne, jeżeli x, y A[x y = y x]. 3. Mówimy, że ma element neutralny e, jeżeli x A[x e = e x = x]. 4. Mówimy, że y jest elementem odwrotnym do x, jeżeli x y = y x = e. 5. Mówimy, że jest rozdzielne względem, jeżeli x, y, z A[x (y z) = x y x z].

Przykłady: 5. Dodawanie i mnożenie liczb naturalnych są łączne i przemienne. 0 jest elementem neutralnym dodawania, a 1 jest elementem neutralnym mnożenia. Ponadto mnożenie jest rozdzielne względem dodawania. 1 nie ma elementu odwrotnego względem dodawania, a 2 nie ma elementu odwrotnego względem mnożenia.

6. Rozważmy dodawanie i mnożenie liczb całkowitych. Każda liczba całkowita ma element odwrotny względem dodawania, ale 2 nie ma elementu odwrotnego względem mnożenia.

7. Rozważmy dodawanie i mnożenie liczb wymiernych. Każda liczba wymierna ma element odwrotny względem dodawania i każda niezerowa liczba wymierna ma element odwrotny względem mnożenia.

Definicja: 1. Algebrą nazywamy system (A, 1,..., n, B 1,..., B m, 1,..., m ), gdzie A jest niepustym zbiorem, 1,..., n działaniami wewnętrznymi w zbiorze A, a 1,..., m działaniami zewnętrznymi w zbiorze A (wraz z odpowiadającymi im zbiorami B 1,..., B m ).

2. Grupą nazywamy algebrę (G, ), gdzie jest łaczne, ma element neutralny i każdy element w zbiorze G ma element odwrotny. Jeżeli ponadto jest przemienne, to grupę (G, ) nazywamy przemienną (lub abelową).

3. Pierścieniem nazywamy algebrę (R, +, ), gdzie (R, +) jest grupą abelową, a jest łączne i rozdzielne względem +. Jeżeli jest przemienne, to (R, +, ) nazywamy pierścieniem przemiennym. Jeżeli ma element neutralny 1, to (R, +, ) nazywamy pierścieniem z jedynką. W tym wykładzie ograniczymy się do pierścieni przemiennych z jedynką, które będziemy krótko nazywać pierścieniami.

4. Ciałem nazywamy pierścień przemienny z jedynką (F, +, ), w którym 0 1, przy czym 0 oznacza element neutralny +, a 1 to element neutralny i taki, że każdy 0 element ma element odwrotny względem.

Przykłady: 8. (Z, +), (Q, +), (R, +) są przykładami grup przemiennych. (N, +) nie jest grupą. Podobnie (Q, ), (R, ), gdzie A = A \ {0}, są grupami przemiennymi. (N, ) i (Z, ) nie są grupami.

9. (Z, +, ), (Q, +, ), (R, +, ) są przykładami pierścieni.

10. (Q+, ), (R, +, ) są przykładami ciał. (Z, +, ) nie jest ciałem.

Definicja: Niech n N i oznaczmy przez Z n = {0, 1,..., n 1}. W zbiorze Z n definiujemy dodawanie modulo n: x n y = reszta z dzielenia x + y przez n oraz mnożenie modulo n: x n y = reszta z dzielenia x y przez n.

Przykłady: 11. Sprawdzamy, że 2 5 2 = 4, 2 5 4 = 1, 2 5 3 = 0, 3 6 5 = 2 i 98 100 2 = 0. 12. Podobnie, 2 5 2 = 4, 2 5 4 = 3, 2 5 3 = 1, 3 6 2 = 0 i 98 100 2 = 96.

Twierdzenie: Niech n N. 1. (Z n, n ) jest grupą przemienną. 2. (Z n, n ) jest grupą przemienną, o ile n jest liczbą pierwszą. 3. (Z n, n, n ) jest pierścieniem. 4. (Z n, n, n ) jest ciałem, o ile n jest liczbą pierwszą.

Dowód: Sprawdzenie wszystkich aksjomatów jest dość czasochłonne, ale proste. Ograniczymy się do pokazania, że jeśli n jest liczbą pierwszą, to każdy element x Z n ma element odwrotny względem n.

Ustalmy x Z n. Chcemy pokazać, że istnieje y Z n taki, że x n y = 1, to znaczy xy = 1 + qn, dla pewnej liczby całkowitej q Z. Jest to równoważne pokazaniu, że równanie xy qn = 1 ma rozwiązanie w liczbach całkowitych. Ponieważ n jest liczbą pierwszą, a zatem NWD(x, n) = 1, równanie to istotnie ma rozwiązanie.

W dowolnej grupie (G, ) wprowadzamy oznaczenie n x i = x 1... x n. i=1 W szczególności n i=1 x = x n. Tradycyjnie używamy w teorii grup dwóch równoległych terminologii: addytywnej i multyplikatywnej, według następującego schematu: Definicja Notacja addytywna Notacja multyplikatywna działanie + dodawanie mnożenie suma iloczyn element neutralny 0 1 zero jedynka potęga nx x n wielokrotność potęga element odwrotny x x 1 element przeciwny element odwrotny

Twierdzenie: Niech (G, ) będzie grupą. Wówczas: 1. element neutralny e jest wyznaczony jednoznacznie; 2. m i=1 x i n j=1 x j = m+n j=1 x j, dla x 1,..., x m+n G; 3. x m+n = x m x n, dla x G; 4. (x m ) n = x mn, dla x G; 5. element odwrotny jest wyznaczony jednoznacznie; 6. (x n 1 1... x n k k ) 1 = x n k k... x n 1 1, dla x 1,..., x k G; 7. (x 1 ) 1 = x, dla x G; 8. (x 1 y x) n = x 1 y n x, dla x, y G; 9. jeżeli x y = x z, to y = z.

Dowód: Udowodnimy dla przykładu część (1): jeśli e i e są dwoma elementami neutralnymi, to wówczas e = e e = e.

W dowolnym pierścieniu (R, +, ) wprowadzamy oznaczenia: xy + z = (x y) + z, n x i = 0 x 1 +... + x n, x i = 0, i=1 n x i = x 1... x n, i=1 nx = n x, x n = i=1 0 x i = 1, i=1 n x. i=1 i=1

Twierdzenie: Niech (R, +, ) będzie pierścieniem, niech x, y, z R, n, m N. Wówczas: 1. ( x) = x; 2. (x + y) = x y; 3. n(mx) = nmx; 4. nx + mx = (n + m)x; 5. 0x = x0 = 0; 6. ( 1)x = x; 7. ( x)y = (xy) = x( y); 8. ( x)( y) = xy; 9. x(y z) = xy xz; 10. (x y)z = xz yz; 11. jeżeli x + y = x + z, to wówczas y = z; 12. x n x m = x n+m ; 13. (x n ) m = x nm ; 14. (x + y) n = n k=0 ( n k) x n k y k.

Dowód: Udowodnimy dla przykładu część (5): a zatem 0x = 0. 0x + 0x = (0 + 0)x = 0x