整数加法群

更新时间:2022-08-25 15:02

整数加法群(additive group of integers)亦称整数加群,是一种具体的群,指全体整数在通常的加法运算下所成的群,常用Z表示整数加法群。同样地,所有有理数Q,实数R以及复数C对于通常的加法运算所成的群,分别称为有理数加法群、实数加法群和复数加法群。

基本介绍

整数及整数上的加法运算构成了群(有的书籍写做),称之为整数加法群。其中0是群的单位元,每一个元素的逆元是它的相反数。

整数与整数上的乘法运算不能构成群,因为除了元素1和-1外,所有元素都不存在逆元。类似地,都是群,而都不是群,因为元素0没有逆元。都是群,两个群的单位元均为1,元素的逆元是该元素的倒数。

整数加法群,是由整数Z和整数加法运算+组成。其单位元0;

封闭性:;

结合律:;

逆元:。

相关性质

① 子群设G是群,,若H具封闭性、单位元、逆元,称H是G的一个子群,记号。换句话说,若,则H是G的一个子群。作为群公理之一的结合律,因为H继承了G的运算,所以自然成立,因此,子群也是群。

考虑整数加法群,自然可以想到,在偶整数上做加法可以成群,如0+2=2,2+4=6…定义为整数上的所有偶数,则是的子群。

事实上,对任意整数b,定义,则是的子群。

整数加法群是的子群。

②循环群 设g是群G中一个取定的元素,若群G的任意一个元素可以写成的形式,则称G循环群,称g为群G的一个生成元,可写成。

循环群(cyclic group)是一种重要的群,即由一个元素生成的群。循环群分为两类:一类是有限循环群,n个元的有限循环群与模n的剩余类加群同构;另一类是无限循环群,它与整数加法群同构,循环群是特殊的阿贝尔群,循环群的子群和商群仍是循环群。

整数加法群中,任意元素a都可以表示成1或-1的幂,因此是循环群。

在整数加法群上做一些小修改可以做出另一个有意思的循环群,其中,同余加法定义为。在这里,也就是说(n个1相加模n余0)。所以,是n阶循环群。

③交换群 具有交换性的群称为交换群。交换性:。

整数加法群是交换群,因为整数加法满足交换律。一般线性群由所有的可逆矩阵和矩阵乘法组成,它不是交换群,因为矩阵乘法不满足交换律。

④在整数加法群中,0的周期是1,除0以外的其他元素的周期都是无限的。

群公理

在数学中,群是一种代数结构,由一个集合S与一个二元运算·组成,要成为群,还需要满足一些条件,这些条件被称为“群公理”,即封闭性、结合律、单位元和逆元。

1.封闭性,即。

2.结合律,即。

3.单位元,即有一个元素(在群G中常用或1表示单位元)。

4.逆元,即,记。

可以定义元素a的幂为:。

值得注意的是,二元运算·仅表示抽象的运算符号,在不同的群中解释不同。在不引起歧义的情况下经常将符号·省略。

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