
- •Формальная алгебра A, f1, f2 , fm
- •Формы представления
- •Изоморфизм бинарных алгебр – одинаковость структур
- •Пример изоморфизма в математике: логарифмическая линейка
- •Изоморфизм алгебр – отношение эквивалентности
- •Обозначим
- •Рассматриваемые специальные свойства (классификационные признаки) Наличие или отсутствие специальных свойств у операции
- •Примеры алгебр со специальными свойствами операций и элементов
- •Единственность двустороннего нейтрального элемента
- •Нулевые элементы
- •Моноиды
- •Потребность в обратимых операциях
- •Как обращать операцию?
- •Еще способы: Сократимость
- •Обратимость элементов.
- •Решение уравнений через обратимость в ассоциативных алгебрах
- •Формальные степени элементов
- •Связь между сократимостью и обратимостью в конечном моноиде
- •Алгебраические группы – ассоциативные алгебры, где все элементы обратимые
- •B алгебраической группе у каждого элемента есть единственный двусторонний обратный элемент
- •Свойства групп
- •Латинский квадрат
- •Формальные степени в примере
- •Латинские квадраты 4x4
- •Циклические группы
- •Продолжение примера с латинскими квадратами
- •Два класса четырехэлементных групп
- •Прямые произведения и степени алгебр
- •Окончание примера: группа двоичных векторов
- •Замкнутые по операции подмножества.
- •Смежные классы
- •Если алгебра является группой, соответствие между выделенными заголовками и элементами на строке (или
- •Разбиение группы на смежные классы по подгруппе
- •Пусть два класса пересекаются (имеют общий элемент):
- •Число элементов в конечной группе A, равно числу элементов в подгруппе B, ,
- •Следствия
- •Эквивалентность элементов по разбиению на смежные классы по подгруппе
- •Необходимое и достаточное условие эквивалентности элементов
- •Пример некоммутативной группы
- •Наличие нейтрального элемента
- •Ассоциативность композиции перестановок:
- •Таблица Кэли для группы композиций перестановок трех символов
- •Разбиение на левые смежные классы по подгруппе {0,1}
- •Разбиение на правые смежные классы по подгруппе {0,1}
- •Разбиение на левые смежные классы по подгруппе {0,2}
- •Разбиение на левые смежные классы по подгруппе {0,4,5}
- •Нормальные подгруппы и алгебры классов (факторгруппы)
- •Факторгруппы. Примеры.
- •Примеры эквивалентности элементов

Алгебраические группы – ассоциативные алгебры, где все элементы обратимые
Алгебраическая группа – это алгебра с ассоциативной операцией и нейтральным элементом, в которой у каждого элемента имеется
обратный элемент.
Бинарные
алгебры
Использованная |
Ассоциативные Не ассоциативные |
|
(полугруппы) |
||
классификация: |
e A x A |
e A x A |
e x=x e=x |
e x=x e=x |
(моноиды) |
|
Все элементы обратимы |
Не все элементы обратимы |
(группы) |

B алгебраической группе у каждого элемента есть единственный двусторонний обратный элемент
x A !y A x y=e
Унарная операция обращения |
Решение |
a x=b x=a1 b |
x-1 x=x x-1=e |
уравнений |
y a=b y=b a1 |
|
|
|

Свойства групп
b-1 a-1 a b=b-1 e b=b-1 b=e
3.В таблице Кэли для группы в пределах каждого столбца и каждой строки все элементы различны. Следует из двусторонней сократимости.
4.В конечной группе каждый столбец и каждая строка таблицы Кэли представляют перестановку всех элементов множества.
5.Каждая алгебраическая группа изоморфна композиции некоторого подмножества биективных функций некоторого множества (терема Кэли)
Например, сопоставим каждому элементу a свою функцию fa(x)=x a. F(a)=fa, Тогда F(a b)=fa b. fa b(x)= x a b=fb(x a)=fb(fa(x))=(fa fb)(x).
Искомый изоморфизм: F(a b) = F(a) F(b)

Латинский квадрат
Латинский квадрат – таблица, где в пределах каждой строки и каждого столбца все элементы различны.
Таблица Кэли каждой конечной группы представляет собой латинский квадрат.
Примеры
Группа из двух элементов
|
|
a |
b |
|
a 1 |
a |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
a |
|
a |
b |
e a |
|||
|
b 1 |
b |
|||||
b |
|
b |
a |
||||
|
|
|
Изоморфна логическому и 2,+
|
|
0 |
1 |
|
|
|
[0] |
[1] |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
[0] |
|
[0] |
[1] |
|
||||
1 |
|
1 |
0 |
[1] |
|
[1] |
[0] |
|
|
|
|
|
|
Группа из трех элементов |
||||||||
|
|
|
|
|
e |
a |
b |
|
|
e 1 |
e |
e e e |
||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
e |
|
|
|
e |
a |
b |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
a 1 |
b |
b a e |
|||||
|
a |
|
|
|
a |
b |
e |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
b 1 |
a |
a b e |
||||||
|
b |
|
|
|
b |
e |
a |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Изоморфна 3,+ |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
[0] |
|
[1] |
|
[2] |
f (e) [0] |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
[0] |
|
|
[0] |
|
[1] |
|
[2] |
f (a) [1] |
||||||
[1] |
|
|
[1] |
|
[2] |
|
[0] |
f (b) [2] |
||||||
[2] |
|
|
|
[2] |
|
[0] |
|
[1] |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|

Формальные степени в примере
|
e |
a |
b |
|
e1 e, |
e2 e1 e i ei |
e B {e} |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
e |
e |
a |
b |
|
|
|
|
|
|
e |
|
a1 |
a, a2 |
a a b, |
a3 a2 a b a e |
|
|||||||
a |
a |
b |
e |
|
|||||||
a4 |
a3 a e a a a1... |
|
B {e, a,b} |
|
|||||||
b |
b |
e |
a |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
||||
|
|
|
|
b1 b, |
b2 b b a, b3 b2 b a b e |
|
|||||
|
|
|
|
b4 b3 |
b e b b b1... |
|
B |
{e,b, a} B |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
a |
|
|
e |
|
|
|
|
a |
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
b=a-1 |
|
|
e |
a=b-1 |
|
|
Se |
|
|
|
|
Sa |
|
|
Sb |
|

Латинские квадраты 4x4 |
A, : |
A {0,1,2,3} & |
e 0 |
1 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
2 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
||||||
|
|
||||||||||||||||
|
0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
||
1 |
|
1 |
0 |
3 |
2 |
1 |
|
1 |
0 |
3 |
2 |
||||||
2 |
|
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
|
2 |
3 |
1 |
0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
|
3 |
2 |
1 |
0 |
3 |
|
3 |
2 |
0 |
1 |
3 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
||||
|
|
||||||||||||||
|
0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
1 |
|
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
|
1 |
3 |
0 |
2 |
||||
2 |
|
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
|
2 |
0 |
3 |
1 |
||||
3 |
|
3 |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
3 |
2 |
1 |
0 |

3 |
0 |
1 |
2 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
S0 |
1 |
1 |
2 |
3 |
0 |
|
2 |
2 |
3 |
0 |
1 |
|
3 |
3 |
0 |
1 |
2 |
|
21 2 2 1
S2
22 21 3 2
2 3 2 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 11 1 |
|
|
11 1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 3 1 2 |
|
|
|
|
S1 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
14 13 3 1 |
|
|
|
|
13 12 3 1 |
||||||
|
|
||||||||||
3 3 1 0 |
|
|
|
|
2 3 1 3 1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 31 3 |
|
|
31 3 |
|
|
|
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 3 3 2 |
|
|
|
|
S3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
34 33 3 3 |
|
|
|
|
33 32 3 3 |
|||||
|
|
|||||||||
1 3 3 0 |
|
|
|
|
2 3 3 1 3 1 |
B {x | k x 1k } {1, 2, 3, 0} A B |
{x | k x 3k } |
|
1 |
3 |
|
B |
{x | k x 2k } {2, 0} A |
B {x | k x 0k } {0} |
2 |
|
0 |

|
|
|
Сложение показателей формальных степеней с учетом |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
цикличности ряда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 11 1 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 3 1 2 |
|
|
||||
|
|
|
c |
m |
c |
n |
c |
m n |
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
3 3 |
2 1 |
|
|
|
|
|
14 13 3 1 |
|
|
|
|
13 12 3 1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
1 |
3 1 |
|
|
|
|
|
|
3 3 1 0 |
|
|
|
|
2 3 3 3 1 1 |
|
|||||||||||||||||||||
13 12 |
|
15 14 1 0 1 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Доопределим |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
k c |
k |
|
e, |
|
c |
k 1 |
c |
k |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
a0 e |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c c c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
m k & n k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cm cn c(m n)mod k |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m n |
|
|
, m n k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
c |
m |
c |
n |
|
c |
m n |
|
c |
(m n)mod k |
|
|
|
|
|
|
12 12 |
2 2 0 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
, m n k |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, m n k |
|
2 |
2 |
4 |
|
4mod 4 |
0 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
1 |
3 1 |
1 |
1 |
1 0 |

Циклические группы
A, G – циклическая c A x A i x=ci Bc=A
Взаимно-однозначное соответствие:
c0 |
f |
|
0 |
c1 |
f |
|
1 |
c2 |
f |
|
2 |
|
|
|
|
ck 1 |
f |
k 1 |
c0 e
c 1 ck 1
Изоморфизм циклических групп:
Каждая циклическая группа изоморфна алгебре сложения классов вычетов по модулю k
(k – число элементов в группе)
f
c Bc A A,
~ k, +
k |
~ k, + |
|
Zk , |
Zk={0,1,…,k–1} |

Продолжение примера с латинскими квадратами
3 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
||||||
|
0 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
1 |
|
1 |
2 |
3 |
0 |
|
2 |
|
2 |
3 |
0 |
1 |
|
3 |
|
3 |
0 |
1 |
2 |
2 0 1 2 3
0 0 1 2 3
1 1 0 3 2
2 2 3 1 0
3 3 2 0 1
|
|
|
|
[0] |
[1] |
[2] |
[3] |
|
|
|
|
Ассоциативная |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ассоциативная |
||||
~ |
[0] |
|
[0] |
[1] |
[2] |
[3] |
|
|
3 |
|
||||||||||
[1] |
|
[1] |
[2] |
[3] |
[0] |
|
|
A, 3 |
|
Группа. |
|
|||||||||
[2] |
|
[2] |
[3] |
[0] |
[1] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
[3] |
|
[3] |
[0] |
[1] |
[2] |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
31 |
|
|
|
31 |
|
|
31 |
A, 3 ~ |
A, 2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 2 3 |
0 |
g(1)=2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g(2)=1 |
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
22 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
22 |
g(3)=3 |
|
||
|
|
2 1 3 |
0 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g(0)=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|