离散数学代数系统内容总结

发布时间 2023-05-30 11:10:11作者: 420k

前言:

  代数系统这部分内容,重点在二元运算(二元运算的基本定义及相关的性质),和群和子群(判断一个代数系统是否是群,群的次幂计算,群中元素的阶

二元运算:

   1.什么是二元运算:

   设S 为集合,函数 f : S×S→S 就称为 S 上的一个二元运算。

          S中任何两个元素都可以进行运算,且运算的结果惟一

   验证一个运算是不是集合上的二元运算:封闭(参加运算的是 S 中的任意两个元素,并且最后运算结果仍为 S 中的一个元素)

(参与的是每一个,最后结果不一定取遍所有元素)

(一般只要找到一个反例即可,找出运算后超出集合范围的情况

      2.二元运算的基本性质:

   以下提到的几个定律跟数学中学到的是相似的,可以类比理解。

   ①交换律:

  设  是非空集合 A 上的二元运算,如果对于任意 a, bA,都有 ab = ba,则称运
      算在 A上是可交换的(commutative),或称运算  在 A 上满足交换律;

     ②结合律:

  设 是非空集合A上的二元运算,如果对于任意a, b, cA,都有(ab)c=a(bc),则称运算在A上是可结合的(associative),或称运算在A上满足结合律。此时连续的运算之间不必加括号;

     ③幂等律:

  设是非空集合 A 上的二元运算,如果对于任意 aA,都有aa=a,则称运
算在 A 上是等幂的(idempotent),或称运算在 A 上满足幂等律;

满足aa=a的元素a称作幂等元,满足幂等律的S集合所有元素都为幂等元,有幂等元不一定满足幂等律;

     ④分配律:

  设 ,* 是非空集合 A 上的二元运算,如果对于任意 a, b, cA,都有a(b*c) = (ab)*(ac),及
(bc)*a = (b*a)(c*a),则称二元运算对于*在 A 上具有分配性(distributive),或称运算对于*
在 A 上满足分配律(括号外运算对括号内运算符合分配律

  注意:分配律要指明谁对谁是可分配的,不能笼统的讲适合分配律;

     ⑤吸收律:

  举例:

      3.二元运算的特殊元素:

  单位元和零元存在则唯一,而逆元与元素有关

  ①单位元(幺元):

  设◦为S上的二元运算,  如果存在el (或er)S,使得对任意 x∈S 都有el◦x = x  (或 x◦er = x), 则称el (或er)是S中关于◦运算的左(或右)单位元.  若e∈S关于◦运算既是左单位元又是右单位元,则称e为S上 关于◦运算的单位元. 单位元也叫做幺元. 

  与其他元素运算得到的是其他元素本身

  ②零元:

      如果存在 l (或 r)∈S,使得对任意 x∈S 都有  l ◦x =  l  (或 x◦  r =  r), 则称 l (或 r)是S 中关于◦运算的左(或右)零元.  若 ∈S 关于◦运算既是左零元又是右零元,则称为S上关 于运算◦的零元. 

  与其他元素运算还是自己

  ③逆元:

  例如:

代数系统:

    1.代数系统的定义:

  非空集合S和S上k个一元或二元运算f1,f2,…, fk组成 的系统称为代数系统, 简称代数,记做<S, f1, f2, …, fk>.

  

    2.代数系统的构成:

  集合(也叫载体,规定了参与运算的元素) 运算(这里只讨论有限个二元和一元运算) 代数常数(通常是与运算相关的特异元素:如单位元等)

    3.子代数:

  设V=<S, f1, f2, …, fk>是代数系统,B是S的非空子 集,如果B对f1, f2, …, fk 都是封闭的,且B和S含有相同的代 数常数,则称<B, f1, f2, …, fk>是V的子代数系统,简称子代 数. 有时将子代数系统简记为B. 

  

群与子群:

  1.群的定义:

  (1) 设V=<S, ∘ >是代数系统,∘为二元运算,如果∘运算是可结合的,则称V为半群.

  (2) 设V=<S,∘>是半群,若e∈S是关于∘运算的单位元,则称V是含幺半群,也叫做独异点. 有时也将独异点V 记作 V=<S,∘,e>. 

  (3) 设V=<S,∘>是独异点,eS关于∘运算的单位元,若 任意a属于S,a的逆也属于S,则称V是群. 通常将群记作G.  

  群是封闭的,每个元素都有逆元

  

  2.群的相关术语: 

  

  3.元素的阶:

  定义: 设G是群,a∈G,使得等式 ak=e 成立的最小正整数 k 称为a 的阶,记作|a|=k,称 a 为 k 阶元. 若不存在这样的正 整数 k,则称 a 为无限阶元.

   

  4.子群: