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Frobenius自同態(數學家)原圖鏈接來自 知乎 的圖片

自同態是指從群胚、幺半群、群、環到其自身中的同態、向量空間在自身中的線性映射等等。[1]

兩個數學系統(例如兩個代數系統),當它們的元素及各自所定義的運算一一對應,並且運算結果也保持一一對應,則稱這兩個系統同構,記為≌。它們對於所定義的運算,具有相同的結構。例如,十進制數與二進制數是同構的。建立同構關係的映射,稱為同構映射。例如,當映射為一一映射,並且對應元素關於運算保持對應時,就是同構映射。   同構是數學中最重要的概念之一。在很多情況,一個難題往往可以化成另一個同構的、似乎與它不相關的、已經解決的問題,從而使原問題方便地得到解決。雖然數學發展得越來越複雜,但利用同構概念,不僅使數學得到簡化,而且使數學變得越來越統一。表面上似乎不同,但本質上等價的結果,可以用統一的形式表達出來。例如,如果四色定理得到了證明,其他數學分支中與它同構的幾十個假設,也同時得到了證明。

同態

設E與F為兩個群胚,它們的合成法則分別記為⊥與⊤, 稱從E到F中的映射 是幺半群(群)的同態,如果f是群胚的同態,且E的中性元素的象是F的中性元素, (在群的情況下,後一個條件是自然滿足的,但是從加法幺半群N到乘法幺半群N的映射x↦0是群胚的同態, 而並不因此就是幺半群的同態)。

設G為乘法群,而 ,有

並且將A的單位元變成B的單位元。

例如,設n為非零自然數,使任一有理整數對應其對模n的剩餘類映射是從環Z到環Z/nZ上的同態,設E與F為兩個A-代數(兩個酉A-代數),稱從E到F中的映射 中的映射,如果該映射使E的任一自同態對應它在基B中的矩陣,則這一映射是酉代數的同態。

自同態的定義

自同態是已知集合(群、環、代數)到其自身保持代數結構的映射,例如線性空間到某半空間的射影就是線性空間的自同態,它保持了向量的加法運算和數乘運算。

設G為關於加法的交換群,賦以加法及法則仍記為gf,A-模的情形是類似的。

群的自同態

設 是G上的一個自同態(endomorphism)(或自同構(automorphism)),G上的所有自同態的集合對變換的複合構成—-個含幺半群,稱為G上的自同態半群(endomorphism semigroup),記作EndG,G上的所有白同構的集合對變換的複合構成一個群,稱為G上的自同構群(automorphism group),記作AutG。

在群G中,取定一個元素 是G上的一個自同構,這個自同構稱為一個內自同構(inner autmorphism),G上的全體內自同構構成一個群,稱為內自同構群(inner automorphism group),記作InnG,即

內自同構群有以下性質。

定理設G是群,其中C為G的中心。

下面通過一些例子來說明如何確定一個群的自同態半群或自同構群。

例1 設Z是整數加群,試確定AutZ。

解: 設 ,由此得k=1或k=-1,也就是說,只有以下兩個映射才有可能是同構映射:。

通過這個簡單的例子可以說明如何確定一個群G的全部自同構(或自同態),首先分析任意一個自同構(或自同態) 的一般表達式。

環的自同態

設A和A』是兩個環,若有一個A到A『』的映射 有

是一個A到A'的同態。我們把上式稱為保持環中的運算。

如果 是一個單同態;

如果 ;

如果 。

當 將A同構嵌入到A'中。

一個A到A本身的同態,稱為A上的自同態,一個A到A本身的同構,稱為A上的自同構。環A上的全體自同構關於映射的複合構成群,稱為環A上的自同構群,記作AutA。

例2 設A,A'是兩個環,定義映射 ,此同態稱為零同態,是任何兩個環之間都存在的一個同態。

視頻

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同態加密
抽象代數之群同態

參考文獻

  1. 什麼是單自同態?,作業幫,2016-12-10