近世代数的基础知识

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近世代数知识点教学文稿

近世代数知识点近世代数知识点第一章基本概念1.1集合●A的全体子集所组成的集合称为A的幂集，记作2A.1.2映射●证明映射：●单射：元不同，像不同；或者像相同，元相同。

●满射：像集合中每个元素都有原像。

Remark：映射满足结合律！1.3卡氏积与代数运算●{（a,b）∣a∈A,b∈B }此集合称为卡氏积，其中（a,b）为有序元素对，所以一般A*B不等于B*A.●集合到自身的代数运算称为此集合上的代数运算。

1.4等价关系与集合的分类★等价关系：1 自反性：∀a∈A,a a;2 对称性：∀a,b∈R, a b=>b a∈R;3 传递性：∀a,b,c∈R,a b,b c =>a c∈R.Remark：对称+传递≠自反★一个等价关系决定一个分类，反之，一个分类决定一个等价关系★不同的等价类互不相交，一般等价类用[a]表示。

第二章群2.1 半群1.半群=代数运算+结合律，记作（S,）Remark: i.证明代数运算：任意选取集合中的两个元素，让两元素间做此运算，观察运算后的结果是否还在定义的集合中。

ii.若半群中的元素可交换，即a b=b a,则称为交换半群。

2.单位元i.半群中左右单位元不一定都存在，即使存在也可能不唯一，甚至可能都不存在；若都存在，则左单位元=右单位元=单位元。

ii.单位元具有唯一性，且在交换半群中：左单位元=右单位元=单位元。

iii.在有单位元的半群中，规定a0=e.3.逆元i.在有单位元e的半群中，存在b,使得ab=ba=e,则a为可逆元。

ii.逆元具有唯一性，记作a-1且在交换半群中，左逆元=右逆元=可逆元。

iii.若一个元素a既有左逆元a1，又有右逆元a2，则a1=a2,且为a的逆元。

4.子半群i.设S是半群，≠T S,若T对S的运算做成半群，则T为S的一个子半群ii.T是S的子半群a,b T,有ab T2.2 群1．群=半群+单位元+逆元=代数运算+结合律+单位元+逆元Remark：i. 若代数运算满足交换律，则称为交换群或Abel群.ii. 加群=代数运算为加法+交换群iii.单位根群Um={m=1},数域P上全体n阶可逆（满秩）矩阵集合GL(n,P),数域P上全体n阶的行列式为1的矩阵集合SL(n,p).2. 群=代数运算+结合律+左（右）单位元+左（右）逆元=代数运算+结合律+单位元+逆元=代数运算+结合律+∀a,b G,ax=b,ya=b有解3. 群的性质i. 群满足左右消去律ii.设G是群，则∀a,b G,ax=b,ya=b在G中有唯一解iii.e是G单位元⇔ e2=eiv.若G是有限半群，满足左右消去律，则G是一个群4. 群的阶群G的阶，即群G中的元素个数，用表示。

近世代数的基础知识

近世代数的基础知识初等代数、高等代数和线性代数都称为经典代数（Classical algebra ），它的研究对象主要是代数方程和线性方程组）。

近世代数（modern algebra ）又称为抽象代数（abstract algebra ），它的研究对象是代数系，所谓代数系，是由一个集合和定义在这个集合中的一种或若干种运算所构成的一个系统。

近世代数主要包括：群论、环论和域论等几个方面的理论，其中群论是基础。

下面，我们首先简要回顾一下集合、映射和整数等方面的基础知识，然后介绍本文需要用到的近世代数的相关知识。

3．1 集合、映射、二元运算和整数3．1．1 集合集合是指一些对象的总体，这些对象称为集合的元或元素。

“元素a 是集合A 的元”记作“A x ∈”，反之，“A a ∉”表示“x 不是集合A 的元”。

设有两个集合A 和B ，若对A 中的任意一个元素a （记作A a ∈∀）均有B a ∈，则称A 是B 的子集，记作B A ⊆。

若B A ⊆且A B ⊆，即A 和B 有完全相同的元素，则称它们相等，记作B A =。

若B A ⊆，但B A ≠，则称A 是B 的真子集，或称B 真包含A ，记作B A ⊂。

不含任何元素的集合叫空集，空集是任何一个集合的子集。

集合的表示方法通常有两种：一种是直接列出所有的元素，另一种是规定元素所具有的性质。

例如：{}c b a A ,,=；{})(x p x S =，其中)(x p 表示元素x 具有的性质。

本文中常用的集合及记号有：整数集合{} ,3,2,1,0±±±=Z ；非零整数集合{}{} ,3,2,10\±±±==*Z Z ；正整数（自然数）集合{} ,3,2,1=+Z ；有理数集合Q ，实数集合R ，复数集合C 等。

一个集合A 的元素个数用A 表示。

当A 中有有限个元素时，称为有限集，否则称为无限集。

用∞=A 表示A 是无限集，∞<A 表示A 是有限集。

近世代数知识点

近世代数知识点近世代数，又称抽象代数，是数学的一个重要分支，它为许多其他数学领域提供了基础和工具。

下面让我们一起来了解一些近世代数的关键知识点。

首先是群的概念。

群是近世代数中最基本的结构之一。

简单来说，一个群就是一个集合 G 以及定义在这个集合上的一种运算“”，满足一些特定的条件。

比如，对于集合中的任意两个元素 a 和 b，运算的结果ab 仍然属于这个集合；存在一个单位元 e，使得对于任意元素 a，都有ae ＝ ea ＝ a；对于每个元素 a，都存在一个逆元 a^（－1)，使得 aa^（－1) ＝ a^（－1)a ＝ e。

群的例子在生活中也有不少，比如整数集合在加法运算下构成一个群。

环也是近世代数中的重要概念。

一个环 R 是一个集合，上面定义了两种运算：加法“＋”和乘法“·”。

加法满足交换律、结合律，有零元，每个元素都有相反数；乘法满足结合律；乘法对加法满足分配律。

常见的环有整数环、多项式环等。

接下来是域。

域是一种特殊的环，它要求非零元素对于乘法运算构成一个群。

比如有理数域、实数域和复数域。

同态和同构是近世代数中用来比较不同代数结构的重要工具。

同态是指两个代数结构之间存在一种保持运算的映射。

如果这个映射还是一一对应的，那就是同构。

同构的两个代数结构在本质上可以看作是相同的。

在近世代数中，子群、子环和理想也具有重要地位。

子群是群的一个子集，在原来的运算下也构成群；子环是环的一个子集，在原来的两种运算下也构成环；理想则是环中的一个特殊子集，对于环中的乘法和加法有特定的性质。

再来说说商群和商环。

以商群为例，给定一个群 G 和它的一个正规子群N，就可以构造出商群G/N。

商群中的元素是由N 的陪集构成的。

近世代数中的重要定理也不少。

比如拉格朗日定理，它对于理解群的结构和性质非常有帮助。

该定理指出，子群的阶整除群的阶。

最后，我们谈谈近世代数的应用。

在密码学中，群和环的理论被广泛用于加密和解密算法的设计。

近世代数文档

近世代数引言近世代数是数学中一个重要的分支，研究代数结构及其性质的理论体系。

通常包括群论、环论、域论等内容。

近世代数的发展对于数学的各个领域产生了深远的影响，也在应用数学和计算机科学中起着重要作用。

群论群论是近世代数的一个基础概念和重要分支。

群由三个基本要素组成：集合、运算和满足一定性质（结合律、封闭性、单位元、逆元）的公理。

群论研究集合中的元素如何进行运算，并研究这些运算的性质。

•子群：给定一个群，若一个集合中的元素满足群的性质和封闭性，则称其为一个子群。

•循环群：由一个元素生成的群称为循环群，循环群的结构相对简单。

•群的同态：将一个群的元素映射到另一个群中，并保持运算结构，称为群的同态。

同态的研究对于理解群之间的关系和性质非常重要。

环论环论是近世代数的另一个重要分支，研究满足特定性质的运算集合和运算规则。

环由两个基本要素组成：集合和满足一定性质（结合律、封闭性、零元、乘法交换律、分配律）的公理。

环论的研究主要关注集合中的元素之间的加法和乘法运算。

•子环：给定一个环，若一个集合中的元素满足环的定义和封闭性，则称其为一个子环。

•理想：一个环中的子集，满足特定运算性质（左右理想、乘法吸收律）的集合。

•商环：对于一个环和其中的一个理想，可以通过模运算构建一个新的环，称为商环。

商环中的元素相当于原环中的一个等价类。

域论域论是近世代数中的一个重要分支，研究满足一定性质的运算集合和运算规则。

域是一个满足加法和乘法交换律、分配律以及存在加法和乘法的单位元和乘法的逆元的环。

域是一种结构相对简单但非常重要的代数结构。

•子域：给定一个域，若一个集合中的元素满足域的定义和封闭性，则称其为一个子域。

•拓展域：给定一个域F，在F中添加一个新的元素，并扩展运算规则，得到的新的集合和运算称为拓展域。

•有限域：域中的元素个数是有限的，则称该域为有限域。

有限域具有特殊的性质和应用。

应用领域近世代数的研究对于数学的各个领域产生了深远的影响，也在应用数学和计算机科学中起着重要作用。

近世代数复习提纲

近世代数复习提纲群论部分一、基本概念1、群的定义（四个等价定义）2、基本性质（1）单位元的唯一性；（2）逆元的唯一性；（3）11111(),()ab b a a a -----==；（4）ab ac b c =⇒=；（5）1ax b x a b -=⇒=；1ya b y ba -=⇒=。

3、元素的阶使m a e =成立的最小正整数m 叫做元素a 的阶，记作||a m =；若这样的正整数不存在，则称a 的阶是无限的，记作||a =∞。

（1）11|,||||()|||a g ag g G a a --=∀∈=。

（2）若m a e =，则 ①||a m ≤；②||a m =⇔由n a e =可得|m n 。

（3）当群G 是有限群时，a G ∀∈，有||a <∞且||||a G 。

（4）||||r na n a d=⇒=，其中(,)d r n =。

证明设|||r a k =。

因为()()n r r n dda a e ==，所以n kd。

另一方面，因为()r k rk a a e ==，所以n rk ，从而n r k d d ，又(,)1r nd d=，所以n k d ，故nk d=。

注：1 ||||||ab a b ≠，但若ab ba =，且(||,||)1a b =，则有||||||ab a b =（P70.3）。

2||,||G a G a <∞⇒∀∈<∞；但,||||a G a G ∀∈<∞⇒<∞/。

例1 令{|,1}n G a C n Z a =∈∃∈∍=，则G 关于普通乘法作成群。

显然，1是G 的单位元，所以a G ∀∈，有||a <∞，但||G =∞。

二、群的几种基本类型1、有限群：元素个数（即阶）有限的群，叫做有限群。

2、无限群：元素个数（即阶）无限的群，叫做无限群。

3、变换群：集合A 上若干一一变换关于变换乘法作成的群，叫做集合A 上的变换群。

近世代数科普

近世代数科普群论⼆1. 同态与同构群的同态：设f:G→G′，如果其满⾜∀a,b∈G,f(a)f(b)=f(ab)，则称f是⼀个同态当f是⼀个满射时，称为满同态当f是⼀个单射时，称为单同态当f是⼀个双射时，称为同构，称为G≅G′常记f(G)={f(x):x∈G}，f−1(x)={a:f(a)=x}，f−1(S)={a:f(a)∈S}常⽤结论设f:G→G′为⼀个同态，则f(e)=e′，f(a)−1=f(a−1)设f:G→G′为⼀个同态，则f(G)⩽G′Prof：对a′,b′∈f(G)，∃a,b∈G,f(a)=a′,f(b)=b′，则a′b′−1=f(a)f(b)−1=f(ab−1)∈f(G)2. 正规⼦群Def：设H⩽G，若∀a∈G,aH=Ha，则称H为⼀个正规⼦群，记做H⊲G正规⼦群的等价结论：设H⩽G，∀a∈G,aHa−1=H设H⩽G，∀a∈G,aHa−1⊆HProf：取a和a−1，aHa−1⊆H，a−1Ha⊆H设H⊲G，K⩽G，则H∩K⊲KProf：∀x∈H∩K,∀g∈K,g−1xg∈H∩K（H是由正规⼦群，K由群的封闭性）3. 核Def：设f:G→G′是⼀个同态，则f−1(e)称为f的核，记做ker(f)核⼀定是正规⼦群：⼦群：∀a,b∈ker(f),f(ab−1)=f(a)f(b−1)=e∈ker(f)正规⼦群：∀g∈G,h∈ker(f)，f(ghg−1)=f(g)ef(g−1)=e∈ker(f)，从⽽g ker(f)g−1⊆ker(f)，从⽽ker(f)是正规⼦群f−1(a)=a ker(f)4. 商群定义⼀种集合运算，AB={ab|a∈A,b∈B}Def：设H⩽G，G/H为H的陪集的集合，若H⊲G，G/H在上述集合运算下构成群，称为商群，商群的单位元为H，元素aH的逆元为a−1HProf：∀aH,bH∈G/H,aHb−1H=ab−1H∈G/H5. ⾃然同态设H⊲G，则存在G→G/H的同态φ(a)=aH，称为H的⾃然同态⾃然同态⼀定是满同态φ(H)=φ−1(H)=H6. 群同态基本定理设f:G→G′是⼀个满同态，则G/ker(f)≅G′Prof：记N=ker(f)，构建映射ϕ(aN)=f(a)先证为双射，如果f(a)=f(b)，则a∈bN，则aN=bN，故为单射∀a′∈G′,∃a∈f−1(a′),s.t.ϕ(aN)=a′，故为满射再证同构，ϕ(aN)ϕ(bN)=f(a)f(b)=f(ab)=ϕ(abN)=ϕ(aNbN)推论：设f:G→G′是⼀个同态，则G/ker(f)≅f(G)7. 群同态定理设f:G→G′是⼀个满同态，记N=ker(f)f建⽴G包含N的⼦群与G′的⼦群之间的⼀⼀对应Prof：设S1={K:N⩽K⩽G}，S2={K:K⩽G′}(a) ⾸先证明映射合法，∀H∈S1,f:H→G′是⼀个同态，因此f(H)⩽G′(b) 证明单射，先证∀H∈S1,f−1(f(H))=H，知H⊂f−1(f(H))，并且∀x∈f−1(f(H)),f(x)∈f(H)，因⽽∃h∈H,f(x)=f(h)，故x∈hN⊂H，故f−1(f(H))⊂H，因此f−1(f(H))=H，那么如果f(H1)=f(H2)就有H1=H2(c) 证明满射，∀H′∈S2,f(f−1(H′))=H′f建⽴G包含N的正规⼦群与G′的正规⼦群之间的⼀⼀对应Prof：设S a={K:N⩽K⊲G},S b={K:K⊲G′}(a) f:S a→S b合法，因为∀K∈S a,∀g∈G,gKg−1=K，故f(K)=f(gKg−1)=f(g)f(K)f(g)−1，由f是满同构知f(K)∈S b，⼜由f:S1→S2是双射知，f是⼀个单射(b) 反之，∀K′∈S b,∀g∈G,f(g−1f−1(K′)g)=f(g)−1K′f(g)=K′，从⽽g−1f−1(K′)g⊂f−1(K′)，从⽽f−1(K′)∈S a，由f:S1→S2是双射知，f是⼀个满射上述两条主要是为了接下来的定理的描述第⼀群同构定理：设f:G→G′是⼀个满同态，设N=ker(f)，设N⊂H⊲G，则G/H≅G′/f(H)Prof：设G′/f(H)的⾃然同态为π，那么我们考虑同态φ=πf(G→G′/f(H))，由π,f为满同态，则φ为满同态我们考虑证明H=ker(φ)，即{x|πf(x)∈f(H)}，显然H⊆ker(φ)，⽽∀x∈ker(φ)，有πf(x)∈f(H)，即f(x)∈f(H)，即x∈f−1(f(x))⊆H，从⽽H=ker(φ)，由群同态基本定理，我们得到G/H≅G′/f(H)第⼆群同构定理：设H⩽G,N⊲G，则HN/N≅H/H∩N为了使定理有意义，先证HN是⼦群，⾸先HN=NH，∀h1,h2∈H,n1,n2∈N，n1h1(n2h2)−1=n1(h1h−12)n2∈NHN=HN，故HN为⼦群Prof：设H/H∩N的⾃然同态为π，π(a)=a(H∩N)，构造f:HN→H，∀x∈aN,f(x)=a，则ϕ=πf是⼀个满同态我们考虑证明N=ker(ϕ)，即{x|πf(x)∈H∩N}，⾸先f(N)=e,π(e)=H∩N，故N⊆ker(ϕ)⽽且∀x∈ker(ϕ),f(x)∈{e}，故x∈N，故ker(ϕ)⊆N第三群同构定理：设N⊲G,N⩽H⊲G，则G/H≅(G/N)/(H/N)Prof：第⼀群同构定理，取G′=G/N的特例群论三1. 单群Def：如果G没有⾮平凡的正规⼦群（{e}和G），那么G称为单群G≠{e}是交换单群，当且仅当G为素数阶的循环群Prof：对任意g≠e，考虑⟨g⟩2. ⽣成⼦群记最⼩包含S的⼦群为⟨S⟩，即⟨S⟩=⋂S⊂H⩽G H∀x∈S,x=x1x2...x m(x1,x2,...,x m∈S∪S−1)当S有限时，⟨S⟩称为有限⽣成群3. 换位⼦群（导群）a−1b−1ab称为元素a,b的换位⼦（交换⼦），记做[a,b]所有的换位⼦⽣成的⼦群称为换位⼦群（导群），常记做G′, [G,G], G(1)（以后变量要取别的名字了...）当ab=ba时，[a,b]=a−1b−1ab=eG′⊲GProf：g[a,b]g−1=(ga−1g−1)(gb−1g−1)(gag−1)(gbg−1)=[gag−1,gbg−1]∀x∈G′,x=[a1,b1][a2,b2]...[a m,b m], 故gxg−1=[ga1g−1,gb1g−1][ga m g−1,gb m g−1]∈G′故∀g∈G,g−1G′g⊆G′，故G′⊲GG/G′是阿贝尔群Prof：aG′bG′=bG′aG′⇔aG′b=bG′a⇔G′=a−1bG′ab−1⇔G′=G′a−1bab−1⇔G′=G′[a,b−1]4. 可解群定义G(n)=(G(n−1))(1)，注意到G⊳G(1)⊳G(2)⊳...Def：如果G(k)={e}，则称G为可解群利⽤换位⼦群的商群的性质，有这样的充要条件：群G是可解群当且仅当存在G⊳G1⊳G2....⊳G k={e}，且G i−1/G i(1≤i≤k)为阿贝尔群Prof：“⇒"：显然，G,G(1),G(2),....，满⾜题意“⇐”：如果G/N是阿贝尔群，考虑φ:G→G/N为⾃然同态，那么有φ([a,b])=e，即[a,b]∈N从⽽我们有G(1)⩽N，在本题中，由于G/G1是阿贝尔群，故G(1)⩽G1，归纳得到G(k)⩽G k，即G(k)={e}5. 中⼼化⼦定义C(G)={x:∀a∈G,ax=xa}，称为群G的中⼼C(G)⊲G类似的，定义C S(G)={x:∀a∈S,ax=xa}，称为S的中⼼化⼦C S(G)⩽G6. 群对集合的作⽤设f:G×S→S，且满⾜[1] f(e,x)=x [2] f(g1g2,x)=f(g1,f(g2,x))，称f决定了群G在S上的作⽤，f(g1,x)常简写为g1(x)设G是⼀个群，X,X′是两个⾮空集合，G作⽤在X,X′上，如果存在双射ϕ:X→X′，使得ϕ(g(x))=g(ϕ(x))，则称这两个作⽤等价example：项链的旋转构成群，对长为n的全红项链和全蓝项链显然等价设G作⽤在X上，定义关系R={(x,y)|∃g∈G,g(x)=y}，易证R是等价关系，在这个等价关系下，我们划分出的等价类称为轨道，和x 等价的元素记做O x={g(x)|g∈G}给⼀条项链染⾊，在旋转操作下等价的元素设G作⽤在X上，∀x∈X，定义H x={g∈G|g(x)=x}为x的稳定⼦群（显然为⼦群）如果|O x|=1，或者说∀g∈G,g(x)=x，则称x为不动点7. 齐性空间Def：设H⩽G，则H的所有左陪集构成的集合称为G的齐性空间⼀般的，默认g(aH)=gaH是G在G/H上的作⽤设G作⽤在X上，则\forall x \in X，G在O_x上的作⽤和其在G/H_x上的作⽤等价Prof：定义映射f:G/H_x \to O_x, f(aH_x) = a(x)其为单射，因为b(x) = a(x) \Leftrightarrow b^{-1}a(x)=x \Leftrightarrow bH_x=aH_x其显然为满射，因此此为⼀⼀映射，并且，f(gaH_x) = ga(x) = g(f(aH_x))设G为有限群，G作⽤在X上，则|O_x| = |G/H_x|Prof：由上⼀个命题，f是⼀个⼀⼀映射，故这两个集合的基数相等ex：求正⽅体的旋转群的⼤⼩我们考虑利⽤上式公式，不难得到|H_1| = 3，|O_1| = 8，从⽽|G| = 24在G作⽤到G上，并且g(x) = gxg^{-1}时，此时H_x = C_G(X)，定义C(x)为和x共轭的元素的集合，则|C(x)| = |G :C_G(x)|根据等价类的定义，从每个共轭类中选择⼀个元素，得到|G| = \sum_x [G:C_G(x)]特别的，当x\in C(G)时，[G:C_G(x)] = 1，因此我们选择从每个⾮平凡的共轭类中选择⼀个x元，则有|G| = |C(G)| + \sum_x |G:C_G(x)|这称为共轭类⽅程设H\leqslant G，则H \cong xHx^{-1}(x\in G)8. p-群Def：如果|G| = p^k(k\geq 1)，其中p为素数，则称G为p-群设p-群G作⽤于集合X上，设|X|=n，设t为X中不动点的数⽬，则t \equiv n(mod\;p)Prof：设集合X的全部轨道为O_1, O_2, ..., O_k，则有\sum |O_i| = n，注意到|O_i| = p^m(m\geq 0)，当且仅当|O_i| = 1时，有|O_i|\;mod\;p =1，否则|O_i| \;mod\;p=0，因此t \equiv n(mod\;p)p-群⼀定有⾮\{e\}的中⼼Prof：考虑G到G上的共轭变换，任意G的中⼼中的元素⼀定是⼀个不动点，因此，我们有|C(G)|\equiv 0(mod\;p)，⾃然我们得到|C(G)|>19. Burnside 引理设群G作⽤于集合S上，令t表⽰S在G作⽤下的轨道的条数，\forall g\in G，F(g)表⽰S在g作⽤下不动点的个数，则t = \frac{\sum_{g\in G} F(g)}{|G|}Prof：⾸先转化命题，我们运⽤双计数证明|G|*t = \sum_{g\in G}F(g)考虑右式，\sum_{g\in G}F(g) = \sum_{x\in S, g\in G} [gx = x] = \sum_{x\in S} \{g:g\in G, gx=x\} = \sum_{x\in S} |H_x|由于|H_x| = |G| / |O_x|，因此所求即|G|*\sum_{x \in S}\frac{1}{|O_x|}，即证\sum_{x\in S} \frac{1}{|O_x|} = t考虑⼀个轨道O_x，这个轨道产⽣的贡献为|O_x| * \frac{1}{|O_x|} = 1，如此，t为不同的轨道的条数，命题得证群论四好像有些不太正常的要来了1. 西罗第⼀定理设G是⼀个阶为n的有限群，p为素数，如果p^k | n, k \geq 0，那么G中存在⼀个阶为p^k的⼦群Prof：引理：设n = p^r*m, (p, m) = 1，对k \leq r，有v_p(\binom{n}{p^k})=r-k（由Kummer\;TH显然）取G中所有含有p^k个元素的⼦集，构成集合X，令G作⽤在X上，定义g(A) = gA, A\in X那么有|X| = \sum |O_i|，由于p^{r-k+1} \nmid |X|，因此存在A\in X，使p^{r-k+1} \nmid |O_A|，下证|H_A|=p^k由|O_A| |H_A|= |G|知，v_p(H_A) \geq k，即|H_A| \geq p^k但\forall a\in A, H_Aa \subset A，故|H_A| \leqslant |A| = p^k，从⽽|H_A|=p^k设v_p(|G|) = k，则阶为p^k的⼦群称为西罗p-⼦群2. 西罗第⼆定理设v_p(|G|) = r，P是G的⼀个西罗p-⼦群，\forall H \leqslant G, |H|=p^k, \exists g\in G, s.t. H \leqslant gPg^{-1}Prof：考虑X为P的左陪集的集合，将H作⽤于X，h(aP)=haP由于(|X|, |H|) = 1，那么存在⼀个不动点，使得HgP = gP此时\forall h \in H ,\exists p_1, p_2\in P, hgp_1=gp_2，即h = gp_2p_1^{-1}g^{-1} \in gPg^{-1}，因此H \leqslant gPg^{-1}推论1：任意两个西罗p-⼦群互相共轭推论的推论：⼀个群G有唯⼀的西罗p-⼦群P的充要条件为P \lhd G3. 正规化⼦Def：对H \leqslant G，定义\{g:g\in G, gH=Hg\}为H的正规化⼦，记做N(H) N(H) \leqslant GH \lhd N(H)C_G(H) \leqslant N(H)G中西罗p-⼦群的个数，以及对任⼀西罗p-⼦群P，N(P)的阶为|G|的因⼦Prof：设X为G中所有西罗p-⼦群的集合，在上⾯作共轭变换对任⼀西罗p-⼦群P，有O_P = X，H_P = N(P)，从⽽|X|*|N(P)|= |G|4. 西罗第三定理若G中所有西罗p-⼦群的个数为t，则t \equiv 1(mod\;p)证明从略|G| = p^r * m, (p, m) = 1，结合t | |G|，我们有t | m。

近世代数基础课件

37
第3讲特殊的唯一分解环 1 主理想环 2 欧氏环 3 唯一分解环上的一元多项式环 4 因子分解与多项式的根
38
第六章群论补充
39
第1讲共轭元与共轭子群 1 第2讲群的直积第3讲群在集合上的作用第4讲西罗定理
40
第1讲共轭元与共轭子群
研究群内一些特殊类型的元素和子群
1 中心和中心化子 2 共轭元和共轭子群 3 共轭子群与正规化子
53
四代数学发展的四个阶段
代数学经历了漫长的发展过程,抽象代数(近世代数)是19世纪最后20年直到20世纪前30年才发展起来的现代数学分支. 1 最初的文字叙述阶段 2 代数的简化文字阶段 3 符号代数阶段 4 结构代数阶段
54
1 最初的文字叙述阶段
古希腊之前直到丢番图(Diophantine,公元250年)时代,代数学处于最初的文字叙述阶段,这一阶段除古希腊数学之外还包括古巴比伦、古埃及与古代中国的数学. 此时算术或代数尚未形成任何简化的符号表达法,代数运算则都采用通常的语言叙述方式表达,因而代数推理也都采用直观的方法.在中国古代则有著名的筹算法,而在古希腊则借助于几何图形的变换方法.最典型的代表是毕达哥拉斯(Pythagoras,公元前585-497)几何数论方法.例如通过图形的组合可以得到
}
} }
映射相关概念及举例
映射的运算映射及其相关概念的推广
}
特殊映射
6
第3讲基本概念之代数运算适应的规则 ——运算律运算律
1 与一种代数运算发生关系的运算律（1）结合律（2）交换律（3）消去律 2 与两种代数运算发生关系的运算律（1）第一分配律（2）第二分配律
7
第4讲基本概念之与代数运算发生关系的映射 ——同态映射同态映射 1 同态映射 2 同态满射 3 同构映射 4 自同构映射 5 举例

近世代数笔记

近世代数笔记世代数，也称为代数学，是数学中的一个重要分支，研究代数结构及其上的操作。

在近代数学发展中，代数学作为数学的基础学科，发挥着重要作用。

以下是一些关于近世代数的笔记：一、代数结构代数结构是代数学中的一个重要概念，指具有某种代数运算的数学结构。

常见的代数结构包括群、环、域等。

群是一种具有封闭性、结合律、单位元和逆元的代数结构；环是一种具有加法和乘法运算的代数结构；域是一种具有加法、乘法、单位元和逆元的代数结构。

研究代数结构可以帮助我们更深入地理解数学中的抽象概念和结构。

二、线性代数线性代数是代数学的一个重要分支，研究向量空间及其上的线性变换和矩阵。

线性代数在科学和工程领域有着广泛的应用，如解线性方程组、求特征值和特征向量、研究线性映射等。

掌握线性代数知识可以帮助我们更好地理解和应用代数学中的相关概念。

三、代数方程代数方程是代数学中的一个重要内容，研究方程及其根的性质和解法。

在代数方程中，常见的问题包括一元多项式方程的解法、代数方程组的求解、代数方程的根与系数之间的关系等。

通过学习代数方程，我们可以更好地理解和应用代数学中的代数概念和方法。

四、代数拓扑代数拓扑是代数学和拓扑学的交叉领域，研究代数结构与拓扑结构的关系。

代数拓扑在数学中有着重要的地位，如同调理论、同伦论、拓扑群等都是代数拓扑的经典应用。

通过学习代数拓扑，我们可以更深入地理解代数学和拓扑学的交叉点，为数学研究提供新的视角和方法。

总之，代数学作为数学的基础学科，对于数学的发展和应用具有重要意义。

通过学习代数学，我们可以更好地理解和应用数学中的抽象概念和方法，为数学研究和实际应用提供新的思路和途径。

希望以上的笔记内容可以帮助大家更好地理解近世代数的相关知识。

近世代数基础知识点总结

近世代数基础知识点总结近世代数是数学中的一个重要分支，它研究的是代数结构及其性质。

本文将对近世代数的基础知识点进行总结，包括群、环、域和向量空间等的定义和性质。

一、群群是近世代数的基础概念，它是一个集合和一个二元运算构成的代数结构。

群的定义包括四个要素：集合、封闭性、结合律和单位元，还需要满足可逆性。

群的性质有唯一性、消去律、幂等性和逆元的唯一性等。

二、环环是在群的基础上引入了乘法运算的代数结构。

环的定义包括三个要素：集合、封闭性和满足环公理。

环的性质有零元的唯一性、加法逆元的唯一性、分配律和幂等性等。

三、域域是在环的基础上引入了除法运算的代数结构。

域的定义包括四个要素：集合、封闭性、满足域公理和乘法逆元的存在性。

域的性质有乘法单位元的唯一性、乘法逆元的唯一性和消去律等。

四、向量空间向量空间是线性代数的基础概念，它是一个集合和一个数域上的向量运算构成的代数结构。

向量空间的定义包括十个要素：集合、封闭性、加法单位元、加法逆元、加法交换律、加法结合律、标量乘法结合律、标量乘法分配律、标量乘法单位元和标量乘法结合律。

向量空间的性质有零向量的唯一性、加法逆元的唯一性和标量乘法的分配律等。

五、同态映射同态映射是近世代数中的一个重要概念，它是保持代数结构之间运算关系的映射。

同态映射的定义要求保持运算的封闭性、满足运算关系和保持单位元。

同态映射的性质有保持运算的封闭性、满足运算关系和保持单位元等。

六、理想理想是环和域中的一个重要概念，它是一个子集，并且满足加法逆元、封闭性和分配律。

理想的性质有加法单位元的存在性、加法逆元的存在性和分配律等。

七、同余关系同余关系是环中的一个重要概念，它是一种等价关系，表示两个元素具有相同的余数。

同余关系的性质有自反性、对称性和传递性等。

八、域的扩张域的扩张是域论中的一个重要概念，它是在一个域上构造出一个更大的域。

域的扩张可以通过添加一个或多个元素来实现，使得新的域仍然满足域公理。

近世代数知识点

近世代数知识点第一章基本概念1.1 集合A 的全体子集所组成的集合称为A 的幂集，记作2 A.1.2 映射证明映射：单射：元不同，像不同；或者像相同，元相同。

满射：像集合中每个元素都有原像。

Remark ：映射满足结合律！1.3 卡氏积与代数运算{ (a,b ) la € A,b € B }此集合称为卡氏积，其中(a,b )为有序元素对，所以一般A*B不等于B*A.集合到自身的代数运算称为此集合上的代数运算。

1.4 等价关系与集合的分类★等价关系： 1 自反性：? a€ A,a~a;2 对称性：? a,b€ R, a~b=>b ~a€R;3 传递性：? a,b,c€ R,a~b,b ~c =>a ~c€ R.Remark :对称+传递工自反★一个等价关系决定一个分类，反之，一个分类决定一个等价关系★不同的等价类互不相交，一般等价类用[a] 表示。

第二章群2.1 半群1. 半群=代数运算+结合律，记作（S,°）Remark: i. 证明代数运算：任意选取集合中的两个元素，让两元素间做此运算，观察运算后的结果是否还在定义的集合中。

ii. 若半群中的元素可交换，即a°b=b °a, 则称为交换半群。

2. 单位元i. 半群中左右单位元不一定都存在，即使存在也可能不唯一，甚至可能都不存在；若都存在，则左单位元=右单位元=单位元。

ii. 单位元具有唯一性，且在交换半群中：左单位元= 右单位元= 单位元。

iii. 在有单位元的半群中，规定a0=e.3. 逆元i. 在有单位元e 的半群中，存在b, 使得ab=ba=e, 则a 为可逆元。

ii. 逆元具有唯一性，记作a-1且在交换半群中，左逆元=右逆元= 可逆元。

iii. 若一个元素a既有左逆元al,又有右逆元a2,则a1=a2,且为a的逆元。

4. 子半群i. 设S是半群，？ T?S若T对S的运算做成半群，贝U T为S的一个子半群ii. T是S的子半群？？a,b ET,有ab ET2.2 群1．群=半群+单位元+逆元=代数运算+结合律+单位元+逆元Remark ：i. 若代数运算满足交换律，则称为交换群或Abel 群.ii. 加群=代数运算为加法+ 交换群iii. 单位根群Um={ ??€??|?叨=1},数域P上全体n阶可逆（满秩）矩阵集合GL（n,P）,数域P上全体n阶的行列式为1的矩阵集合SL（n,p）.2. 群=代数运算+结合律+左（右）单位元+左（右）逆元=代数运算+结合律+ 单位元+逆元=代数运算+结合律+ ? a,b €G,ax=b,ya=b 有解3. 群的性质i. 群满足左右消去律ii. 设G是群，则？ a,b €G,ax=b,ya=b 在G中有唯一解iii. e 是G 单位元? e2=eiv. 若G是有限半群，满足左右消去律，则G是一个群4. 群的阶群G的阶，即群G中的元素个数，用|??表示。

近世代数基础课件

1 环的定义 2 环的举例
3 环的初步性质
25
第2讲特殊元素及性质
1 特殊元素之一—零元、负元及单位元、逆元、零因子 2 零因子的性质 3 求环中的特殊元素——举例
26
第3讲环的分类及特殊环的性质
1 特殊环的定义 2 除环的性质 3 有限环的几个相关结论 4 域中元素的计算方法
5 循环环的性质
第7讲循环群
第8讲变换群第9讲特殊子群

特殊群
第10讲群的同态与同构第11讲群与对称的关系
11
第1讲代数系统 1 代数系统及子代数系统的定义 2 代数系统的举例
12
第2讲半群
1 半群、子半群、交换半群的定义及判定定理 2 半群的举例 3 半群中幂的定义及性质
13
第3讲群的定义及性质
第11讲群与对称的关系
1 序言 2 几何对称
3 代数对称
22
第四章
环论
23
第1讲环的定义及基本性质
第2讲特殊元素及性质
第3讲环的分类及特殊环的性质
第4讲环的特征
第5讲子环、理想(主理想)及素理想和极大理想
第6讲环的同态与同构
第7讲特殊环
第8讲商域
第9讲有限域
24
第1讲环的定义及基本性质
第5讲等价关系与分类
4
第1讲基本概念之集合及其之间的关系 —集合
1 集合与集合元素的定义 2 集合与集合元素的表示符号 3 集合与集合元素之间的关系—— 属于关系 4 集合的分类标准及分类 5 集合的表示方法 6 集合之间的内在关系——包含关系 7 集合运算 8 运算律 9 特殊集合的表示符号 10 集合的补充说明 11 包含与排斥原理

近代代数知识点总结

近代代数知识点总结近代代数是代数学的一个重要分支，它涉及了一系列复杂的数学概念和技巧。

近代代数的研究对象是数学结构及其性质，主要包括代数系统、线性代数、群论、环论、域论等。

本文将重点总结近代代数的几个重要知识点，包括代数系统的基本概念、线性代数、群论、环论和域论等内容。

一、代数系统的基本概念代数系统是近代代数的基础，它包括了一系列代数结构，如半群、幺半群、群、环、域等。

代数系统的研究是为了更好地理解和描述代数结构之间的联系和性质，为其他分支的发展奠定了基础。

1.1 半群和幺半群半群是代数系统中最基本的结构之一。

一个半群是一个集合S，其上定义了一个二元运算∗，满足封闭性、结合律。

即对于任意a，b，c∈S，有(a∗b)∗c=a∗(b∗c)。

当半群中存在一个元素e，使得对于任意a∈S，都有e∗a=a∗e=a时，这个半群称为幺半群。

1.2 群群是代数系统中最重要的结构之一。

一个集合G上的一个二元运算∗称为一个群，如果满足以下四个性质：封闭性、结合律、单位元存在性、逆元存在性。

即对于任意a，b∈G，都有a∗b∈G，且存在一个元素e∈G，对于任意a∈G，都有e∗a=a∗e=a，对于任意a∈G，存在一个元素b∈G，使得a∗b=b∗a=e。

1.3 环环是一个包含了加法和乘法运算的代数结构，它满足一定的性质。

一个集合R上定义了两个二元运算+和∗，如果满足以下性质，则称为一个环：加法封闭性、加法结合律、加法交换律、加法单位元存在性、加法逆元存在性、乘法封闭性、乘法结合律、乘法分配律。

1.4 域域是一个更为抽象和严格的代数结构，它包含了加法和乘法运算，并且满足一定的性质。

一个集合F上定义了两个二元运算+和∗，如果满足以下性质，则称为一个域：加法和乘法满足环的所有性质，乘法交换律、乘法单位元存在性、乘法逆元存在性。

以上是代数系统的基本概念，对于这些概念的理解和应用将对后续的代数学习起到重要的指导作用。

二、线性代数线性代数是代数系统中的一个重要分支，它主要研究向量空间、线性变换和矩阵等内容。

近世代数前两章知识总结

近世代数论文、上半学期学习总结第一章基本概念1、集合的幕集：以集合A的一切子集为元素构成的集合，记为p（A）或2\ （含n个元素的集合的子集有2•个，即無集中的元素共有2,个）2、积（笛卡尔积）：AXB={ （a, b）|aEA, b€B}叫 A 与 B 的积。

（A XBHBXA）3、A到B的对应法则0为A到B的映射u>①VxWA, x有象②Vxe A, x的象唯一@Vxe A, X的象在B中。

4、若A是含n个元素的集合，则A的映射共有n"个，一一映射共有n!个。

5、代数运算：一个AXB到D的映射叫做一个AXB到D的代数运算。

（。

为AXB到D的代数运算oV（a, b）WAXB, anb有意义，且aob唯一，属于D）。

6、满射：VyG A,设y二0 （x）,求出x （x为y的函数），若x存在且xGA,则0为满射。

（4中的每一个元素都有原象）：单射：Va, beA,若aHb,则0 （a） H0 （b）。

（元素不同象不同）：一一映射：即单•乂满。

（一一映射都有逆映射，若A与B间是一一映射，则A、B有限且元素个数相同）7、一个A到A的映射叫做A的一个变换:有限集A的一个一一变换，叫做A的一个置换。

& 一个A到才的映射叫做一个对于代数运算。

申"来说的，A到才的同态映射，假如满足：Va, b€A, a-> a* b~*b则aob~*aob （运算的象二象的运算）；A与力同态u>A与4存在同态满射0°9、一个A到力的一一映射0，叫做一个对于代数运算。

和0来说的，A到4的同构映射。

（同构映射的逆映射也是同构映射）。

10、若R为法则，若R满足Va, bEA,要么aRb,要么龍乩唯一确定，则称R为A的元间的一个关系；集合A的元间的一个关系~叫做一个等1价关系，假如满足①反射律（VaGA,有a〜a）②对称律③推移律11、A的一个分类即为A的一些子集41、金、…令满足：① A】U 金U ...U A n =A. ®A t r\Aj-（b（iH j ）（不相交）。

近世代数文档

近世代数引言近世代数是数学中的一个分支，是研究代数结构的一种方法。

它主要研究了群、环、域等代数结构，以及它们之间的关系和性质。

本文将介绍近世代数的基本概念和一些重要的定理。

群群是近世代数的基础概念之一，它是一个集合和一个二元运算的组合。

这个二元运算满足封闭性、结合律、单位元存在性和逆元存在性等性质。

封闭性对于群中的任意两个元素a和b，它们的运算结果ab也必须属于群中的元素。

结合律群中的运算满足结合律，即对于群中的任意三个元素a、b 和c，满足(a·b)·c = a·(b·c)。

单位元存在性群中存在一个元素e，称为单位元，对于群中的任意元素a，满足a·e = e·a = a。

逆元存在性对于群中的任意元素a，存在一个元素a’，称为逆元，满足a·a’ = a’·a = e，其中e是单位元。

环环是一种比群更一般的代数结构，它是一个集合和两个运算的组合。

这两个运算分别是加法和乘法，并且满足封闭性、结合律、分配律和单位元存在性等性质。

封闭性对于环中的任意两个元素a和b，它们的加法和乘法结果a+b和a·b也必须属于环中的元素。

结合律环中的加法和乘法满足结合律，即对于环中的任意三个元素a、b和c，满足(a+b)+c = a+(b+c)和(a·b)·c = a·(b·c)。

分配律环中的加法和乘法满足分配律，即对于环中的任意三个元素a、b和c，满足a·(b+c) = a·b + a·c和(b+c)·a = b·a + c·a。

单位元存在性环中存在一个元素0，称为加法的单位元，对于环中的任意元素a，满足a+0 = 0+a = a。

同时，环中存在一个元素1，称为乘法的单位元，对于环中的任意元素a，满足a·1 = 1·a = a。

近世代数知识点

近世代数知识点近世代数，是数学中的一门重要分支，涉及了许多重要的知识点和概念。

在这篇文章中，我们将探讨一些近世代数中的关键概念和应用。

一、群论群论是近世代数中的基础概念，它描述了一种抽象的代数结构。

一个群由一个集合和一个二元运算组成，同时满足封闭性、结合律、单位元和逆元这四个性质。

群论的研究具有广泛的应用，如密码学、物理学中的对称性研究等。

二、环论环论是研究带有两个二元运算的代数结构，具有更多的性质和运算规则。

一个环由一个集合和两个二元运算组成，同时满足封闭性、结合律、分配律等性质。

环论的应用包括数论、代数几何等领域。

三、域论域论是研究带有四个基本运算（加法、减法、乘法、除法）的代数结构。

域是一种满足封闭性、结合律、单位元和逆元的代数结构。

域论在代数几何、密码学等领域有广泛应用。

四、线性代数线性代数是研究向量空间及其线性变换的代数学分支。

向量空间是一个满足特定性质的集合，其中定义了向量的加法和数量乘法运算。

线性代数的应用广泛，如机器学习、图像处理等。

五、域扩张域扩张是域论的重要内容之一，研究一个域如何通过添加元素扩张成一个更大的域。

域扩张的研究对于解决方程、证明数论中的一些性质等具有重要意义。

六、代数拓扑代数拓扑是代数学和拓扑学的交叉地带，研究了如何通过代数的方法来分析拓扑空间。

代数拓扑的研究在拓扑数据分析、几何学、非线性动力系统等领域有重要应用。

七、泛函分析泛函分析是研究函数空间和函数的特性以及泛函的理论和应用的数学分支。

泛函分析的应用广泛，如量子力学、信号处理等。

近世代数作为一门重要的数学学科，对于数学的发展和应用起到了重要的推动作用。

它通过抽象的方式研究代数结构，提供了一种新的思维方式和工具，为数学家们解决实际问题提供了新的途径。

同时，近世代数的理论和方法在信息科学、工程学、物理学等领域也得到了广泛的应用。

总之，近世代数是一门充满魅力的学科，通过对群论、环论、域论、线性代数、域扩张、代数拓扑和泛函分析等知识点的学习与探索，我们能够更好地理解数学的本质和思想，从而为更广泛的数学研究和应用打下坚实的基础。

近世代数基础知识点总结

近世代数基础知识点总结近世代数是现代数学中的一个重要分支，它研究的是代数结构和代数运算的一般性质。

近世代数的基础知识点包括群论、环论和域论，这些知识点在数学研究和应用中都有着广泛的应用。

一、群论群是近世代数中最基本的代数结构之一。

群由一个集合和一个二元运算组成，这个二元运算必须满足封闭性、结合律、单位元和逆元四个性质。

群论的基本概念包括子群、陪集、正规子群、循环群等，并且研究了群之间的同构和同态等映射关系。

群论的应用非常广泛，例如在密码学、物理学、化学等领域都有着重要的应用。

二、环论环是一种比群更一般化的代数结构。

环由一个集合和两个二元运算组成，这两个二元运算分别满足封闭性、结合律、交换律和分配律等性质。

环论的基本概念包括子环、理想、商环等，并且研究了环的同态和同构等映射关系。

环论在数论、代数几何、代数拓扑等领域有着广泛的应用。

三、域论域是一种比环更一般化的代数结构。

域由一个集合和两个二元运算组成，这两个二元运算满足封闭性、结合律、交换律和分配律等性质，并且其中一个二元运算有单位元和逆元。

域论的基本概念包括子域、域扩张、代数元和超越元等，并且研究了域之间的同态和同构等映射关系。

域论在数论、代数几何、代数数论等领域有着广泛的应用。

四、线性代数线性代数是近世代数的一个重要分支，研究的是向量空间及其线性变换的性质。

线性代数的基本概念包括向量、线性组合、线性相关性、基、维数等，并且研究了线性变换、特征值和特征向量等。

线性代数在几何学、物理学、工程学等领域有着广泛的应用。

五、Galois理论Galois理论是近世代数的一个重要分支，研究的是域的扩张和多项式方程的解的关系。

Galois理论的基本概念包括Galois扩张、Galois群、Galois对应等，并且研究了可解多项式和不可解多项式的判别方法。

Galois理论在数论、代数几何、代数数论等领域有着广泛的应用。

六、表示论表示论是近世代数的一个重要分支，研究的是群的表示及其性质。

近世代数主要知识点

除环、域

除环 1， R至少包含一个而不等于零的元 2，R有单位元 3，R的每一个不等于零的元有一个逆元域一个交换除环叫做一个域在一个没有零因子的环里所有不等于零的元对于加法来说的阶都一样的一个无零因子的环里的非零元的相同的阶叫做环的特征整环除环域的特征或是无限大或是一个素数
变换群
定理1 假定G是集合A的若干个变换所做成的集合，并且G包含恒等变换ε ，若是对乘法（ζ ：a→aζ，λ：a→a٨ 那么a→（a‫)ד‬٨）来说做成一个群，那么G只包含A的一一变换。变换群一个集合的若干个一一变换对于以上规定的乘法做成的一个群叫做A的一个变换群定理2 一个集合的所有一一变换做成一个变换群定理3 任何一个群都同一个变换群同构证明，假定G是一个群，G的元是a，b，c · · · · · · · 我们在G里任意取出一个元x来，那么‫ג‬x：g→gx=g٨x是集合的一个变换。因为给了G的任意元g，我们能够得到一个唯一的G的元g٨x。这样由G的每个元x，可以得到G的一个变换‫ג‬x。我们把所有这样的来的G的变换放在一起，做成一个集合G’={ a’，b‘，c’ · · · · · · · }那么x→x’是G到G’的满射，但消去律x≠y=>gx≠gy告诉我们若x≠y，那么x’ ≠y’，所以x→x’是一一映射。在进一步看，是同构映射所以任何群和一个变换群同构
同态、不变子群

一个群G同他的每一个商群G/N同态同态映射的核：假定 &是一个群G到另一个群G’的一个同态映射。G’的单位元e’在&之下的所有逆象所做成的G的子集就叫做同态映射的核。定理假定 G 与G’是两个群，并且G与G’同态，那么这个同态映射的核N是G的一个不变子群，且G/N≌G’