数学上的群、域、环等有什么区别和联系?

2024-11-06 02:19:28
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回答(1):

1、群(group)是两个元素作二元运算得到的一个新元素,需要满足群公理(group axioms),即:

①封闭性:a ∗ b is another element in the set

②结合律:(a ∗ b) ∗ c = a ∗ (b ∗ c)

③单位元:a ∗ e = a and e ∗ a = a

④逆  元:加法的逆元为-a,乘法的逆元为倒数1/a,… (对于所有元素)

⑤如整数集合,二次元运算为加法就是一个群(封闭性是显然的,加法满足结合律,单位元为0,逆元取相反数-a)。

2、环(ring)在阿贝尔群(也叫交换群)的基础上,添加一种二元运算·(虽叫乘法,但不同于初等代数的乘法)。一个代数结构是环(R, +, ·),需要满足环公理(ring axioms),如(Z,+, ⋅)。环公理如下:

①(R, +)是交换群

封闭性:a + b is another element in the set

结合律:(a + b) + c = a + (b + c)

单位元:加法的单位元为0,a + 0 = a and 0 + a = a

逆  元:加法的逆元为-a,a + (−a) = (−a) + a = 0 (对于所有元素)

交换律:a + b = b + a

②(R, ·)是幺半群

结合律:(a ⋅ b) ⋅ c = a ⋅ (b ⋅ c)

单位元:乘法的单位元为1,a ⋅ 1 = a and 1 ⋅ a = a

③乘法对加法满足分配律Multiplication distributes over addition

3、域(Field)在交换环的基础上,还增加了二元运算除法,要求元素(除零以外)可以作除法运算,即每个非零的元素都要有乘法逆元。

由此可见,域是一种可以进行加减乘除(除0以外)的代数结构,是数域与四则运算的推广。整数集合,不存在乘法逆元(1/3不是整数),所以整数集合不是域。有理数、实数、复数可以形成域,分别叫有理数域、实数域、复数域。

回答(2):

群、环、域都是满足一定条件的集合,可大可小,可可数 也可 不可数,一个元素可以是群『0』,三个也可以『0,1,-1』,可数的:以整数为系数的多项式(可以验证也是环),当然R也是;环不过是在群的基础上加上了交换律和另外一种运算,域的条件更强(除0元可逆),常见的一般是数域,也就是:整数,有理数,实数,复数。 其实环和域上所谓的乘法不一定就是通常说的乘法,例子相信你的书上应该有,我们只是叫它乘法而已。 只能说到这儿了,你应该是想知道一些具体的例子,定义应该是蛮清楚的。
群,环,域都是集合,在这个集合上定义有特定元素和一些运算,这些运算具有一些性质。群上定义一个运算,满足结合律,有单位元(元素和单位元进行运算不变),每个元素有逆元(元素和逆元运算得单位元) 例整数集,加法及结合律,单位元0,逆元是相反数, 正数集,乘法及结合律,单位元1,逆元是倒数 环是一种群,定义的群运算(记为+)还要满足交换律。另外环上还有一个运算(记为×),满足结合律,同时有分配律a(b+c)=ab+ac,(a+b)c=ac+bc,由于×不一定有交换律,所以分开写。 例整数集上加法和乘法。 域是一种环,上面的×要满足交换律,除了有+的单位元还要有×的单位元(二者不等),除了+的单位元外其他元素都有×的逆元。 例整数集上加法和乘法,单位元0,1。
循环群+群生成元:如果存在一个元素a属于G,对任一属于G的元素b,都存在一个整数i>=0,使得b=a^i,则群G就称为循环群,元素a称为G的一个生成元,G也称为由a生成的群。当一个群由a生成的时候,记做G=
有限群G中元素个数称为G的阶,记为#G。
阿贝尔群是交换群,即有群中元素a*b=b*a,*是群操作。

回答(3):

看了楼上的说法,我来说说个人理解
首先说说对问题的理解
1、楼主问群、域、环等,这个等还包括什么?包括模与同调吗?包括序和格吗?问题没有说清楚
2、单就群、域、环来说,这几个概念,每一个都有很多范畴,楼主具体想知道什么群、什么环呢?群包括交换群(加群)、置换群、典型群、半群、代数群、组合群、计算群、李群、拓扑群等等,每个群的性质都不太一样,楼主你问的是哪个群呢?环包括群环、分次环、半环、微分算子环、拟环等等,楼主又问的是哪个环呢?
基于对问题提的模糊不清,我只说群基本定义、交换群(一种常见的重要群)、结合环(环的主要研究对象)、域的基本定义,说说三者的区别和联系
概念如下:
1、群,域,环都是代数系统(非空集合+运算+规则)
2、群的定义=[非空集合V]+[一个称之为“乘法”的二元运算(对V中任意a,b,ab=c属于V)]+[结合律、单位元ae=ea=a、逆元aa-1=e]
3、交换群就是上面的群还满足交换律,也称作加群,ab=ba 此时单位元用0表示,称作零元
4、为了知道环,先说说半群,半群就是上面的群只满足结合律即可,那么环=[非空集合V]+[两个二元运算(一个称之为加法,一个称之为乘法)]+[V对加法构成交换群(加群),V对乘法构成半群,乘法对加法满足分配律]
5、域=[非空集合V]+[两个二元运算(一个称之为加法,一个称之为乘法)]+[V对加法构成交换群,V对乘法是非零元构成交换群,乘法对加法满足分配律]
由以上定义可以看出
1、群是含一个二元运算,由单位元和逆元,而交换群(加群)是还要满足交换律,半群是群的扩展,只满足结合律
2、环是两个二元运算、对加法构成加群,对乘法构成半群,满足分配律
3、域是两个二元运算,对加法构成加群,对乘法构成非零元的交换群,满足分配律
注意半群是群的扩展,自然包括交换群,用一句形象的话来说(仅对上面的定义),群最小、域其次、环最大
我看有人回答“域是在交换环的基础上,还增加了二元运算除法”这句话是不对的,域定义中没有除法运算这个概念,环和域中都有乘法运算自然也就包括了除法这个逆运算,这句话可以这样说,交换环和域是等价的,因为交换环对乘法构成的是交换群,而不是半群,
此外补充一下,数环、数域的定义
数环:特殊数集、复数集的非空子集P中如果和、差、乘积仍属于P,那么P称为数环
数域:特殊数集、复数集的非空子集P中如果和、差、乘积、商(除数不含0)仍属于P,那么P称为数域
由此可见数环、数域只是以数为集合的概念,而与抽象代数中环、域是有些区别的,后者更加广义

回答(4):

这是抽象代数的内容:

集合是基本概念,相当于一类/一堆/全体/...你该理解,不说了。
群是特殊的集,在它上面可以定义一种运算(通常叫做“乘法”,但跟数的乘法无必然联系),要封闭/可结合/有单位元(类似乘1/加0)/有逆元(类似乘倒数/加相反数)...
例如,正有理数是乘法群,非零有理数也是乘法群,整数集在加法下成群。

注意,群不要求交换律,如果满足交换律,叫阿贝尔群(或加法群)。

环和域的要求就更高了,不必给你讲抽象的,只在数的范围内讨论:
在加/减/乘下封闭的数集是数环,如果数环在除法下也封闭,就叫数域。
某数的倍数全体(包括负的)成一数环,有理数集是最小的数域,实数集/复数集也是数域。

更深的内容参见大学课本,抽象代数/近世代数之类......

回答(5):

群、域和环是抽象代数中的三个基本结构,它们在代数学中具有不同的性质和定义。

群是一种代数结构,它由一个集合和一种二元运算组成。这个二元运算满足封闭性、结合律、存在单位元和每个元素都有逆元的性质。简而言之,群是一个满足一些基本性质的代数结构。

域是一种更加丰富的数学结构,它包括一个集合、两个二元运算(加法和乘法)以及一些运算法则。在一个域中,加法和乘法满足交换律、结合律、分配律等性质,并且存在加法单位元和乘法单位元。此外,每个非零元素都有加法逆元和乘法逆元。域是一种更加广义的结构,它包括了有理数、实数和复数等常见数域。

环是介于群和域之间的一种结构。环是一个集合和两个二元运算(加法和乘法)组成的代数结构。加法通常是一个阿贝尔群,乘法满足封闭性、结合律以及分配律。环不一定有乘法逆元,也不一定满足乘法交换律,因此环比域具有更灵活的结构。

总结:群、环和域是抽象代数中的三个基本结构。群是满足一些基本性质的代数结构,域是一种更丰富的结构,包含了加法和乘法,并满足更多的性质,而环是介于群和域之间的结构,具有较灵活的性质。