学习笔记|群、环、域
学习笔记|欧氏空间与向量空间中留下了一个问题,即,什么是域?
让我们从头梳理。
1. 代数的演进
1.1. 算术
算术是数学中最古老、最基础、最初等的部分,是研究数、数的性质、数的运算(含四则运算、平方根、对数等等)的数学。
1.2. 初等代数
初等代数是算法的推广与发展,是以解方程为中心的数学。
高等代数与初等代数是一个东西,但更加系统。
1.3. 抽象代数
抽象代数是研究代数结构的科学。通俗地讲,一个代数结构就是一个集合加一套运算规则。主要的代数结构即为群、环、域和向量空间。
从抽象代数的视角来看,初等代数只考虑了实数和复数代数结构。
主要概念:
(1)集合
集合是初等代数中数的概念的延伸,是指具有某种特定性质的事物的总体,可以用S表示。其中的个体称为元素,可以用s表示。
(2)二元运算
二元运算是初等代数中四则运算概念的延伸,将元素a,b∈S映射为元素f(a,b),可以用f表示。
若对∀a,b∈S,有f(a,b)∈S,则二元运算f在集合S上具有封闭性。
(3)单位元
单位元是1的抽象,它是集合中的特殊元素。若∃e∈S,对∀a∈S,有f(a,e)=f(e,a)=a,则称元素e为集合S的二元运算f单位元。
(4)零元
零元是0的抽象,它也是集合中的特殊元素。若∃0∈S,对∀a∈S,有f(a,0)=f(0,a)=0,则称元素0为集合S的二元运算f零元。
(4)逆元素
逆元素是负数概念的延伸。∀a,b∈S,若f(a,b)=e,e为S的f单位元,则称a,b互为对方的逆元素。
(5)结合律
∀a,b,c∈S,若f(f(a,b),c)=f(a,f(b,c)),则称f具有结合律。
(6)交换律
∀a,b∈S,若f(a,b)=f(b,a),则称f具有交换律。
1.4. 线性代数
线性代数是以向量空间和线性变换为研究对象的抽象代数。
2. 群
2.1. 原群
定义集合S及其上的二元运算f,若f在S上具有封闭性,则V=(S,f)称为原群。
2.2. 半群
若原群V=(S,f)上的二元运算f满足结合律,则称V为半群。
2.3. 幺半群
若半群V=(S,f)上有一个单位元,则称V为幺半群。
2.4. 群
若幺半群V=(S,f),对∀a∈S,存在逆元,则称V为群。
2.5. 阿贝尔群
若群V=(S,f)满足交换律,则称V为阿贝尔群,也叫交换群。
3. 环
3.1. 环
若V=(S,f)为交换群,V=(S,g)为幺半群,且对∀a,b,c∈S,有
-
g(a,f(b,c))=f(g(a,b),g(a,c)) -
g(f(b,c),a)=f(g(b,a),g(c,a))
(S,f,g)称为环。
3.2. 交换环
若环(S,f,g)中,二元运算g满足交换律,则称(S,f,g)为交换环。
3.3. 整环
若环(S,f,g)中g有单位元且S无零元,则称(S,f,g)为整环。
4. 域
若整环(S,f,g),对∀a∈S,二元运算g存在逆元,则称(S,f,g)为域。
(R,+,*)为实数域,一般记为R。
参考文献:
【1】http://sparkandshine.net/algebraic-structure-primer-group-ring-field-vector-space/#1
【2】https://blog.csdn.net/cw397265362/article/details/116269398 【3】https://baike.baidu.com/item/%E5%B9%BA%E5%8D%8A%E7%BE%A4/9813166?fr=aladdin 【4】https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B4%E7%8E%AF/10482730?fr=aladdin
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