x+5=3
如果允许x为负数的话,此方程可解;若限定x不能是负数,则此方程 式就不能解了。同样,假如x表示饼数,方程式
2x+3=10
1
是可解的。但倘若x表示人数、这个方程式就不能解了,因为 x =3 (人)
2 没有意义。
再如,一个代数式可以分解因数或不可以分解因数要看是在什么数域对 它进行分解。如
2
x+1
在实数域中是不可分解的,可是在复数域却是可分的,因为
2
x+1=(x+i)(x-i),
其中i=
例如:
在 (a)中,主元素是0,因为0与任何整数相加的结果还是那个整数。
在 (b)中,主元素是1,因为任意一个有理数乘以1后的积还是自身。
在 (c)中,主元素是那个将x代作x,x代作x,x代作x的置换,
1 1 2 2 3 3 因为任何置换和自身结合的结果是不变的。
在(d)中,主元素是那个360°的旋转,因为系统中的任意一个旋转和 此旋转结合的结果仍为自身。
(3)每个元素必须有一个逆元素,即一个元素和其逆元素用系统中的运 算结合的结果是主元素。
例如:
在 (a)中,3的逆元素是-3,因为3加-3的和是0。
在 (b)中,a/b的逆元素是b/a,因为a/b和b/a相乘的积是1。
在(C)中,将x代作x,x代作x,x代作x的置换的逆元素是将x
1 2 2 3 3 1 2 代作x,x代作x,x代作x的置换。因为这两个置换结合的结果是那个将
1 3 2 1 3 x代作x,x代作x,x代作x的置换。
2 2 3 3 1 1
在 (d)中,60°的旋转(按顺时针方向)的逆元素是一个-60°的旋转
(按逆时针方向)。因为这两个旋转结合的结果是主元素——360°的旋转。
(4)结合律必须成立。
例如,设a,b,c是任意三个元素,又设运算用记号O表示,则结合律 指
(aOb)Oc=aO(bOc)
应用到系统 (a)中,为
(3+4)+ 5=3+(4+ 5)
所以结合律在 (a)中能成立。
对于一个系统,它是否成群,不但要看它的元素,还要看它的运算才能 决定。
3.群的重要性质
伽罗瓦用来解方程式的置换群具有十分有趣的性质。
在表示置换时,为了方便起见而采取一种简单的记法,即在记x,x,
1 2 x时可将x省去,只用1,2,3来表示。例如一个将x代作x,x代作x,
3 1 2 2 3 x代作x的置换,可以简单的记作( 1 2 3)
3 1
这个记号的意思是说:
1变作2,2变作3,3变作1。
换句话说,就是
x变作x,x变作x,x变作x。
1 2 2 3 3 1
同样,(1 3 2)则表示一个将x变作x,x变作x,x变作x的置换。
1 3 3 2 2 1
(1 3)(2)或(1 3)
表示一个将x代作x,x代作x,x代作x的置换。
1 3 3 1 2 2
有时一个群的部分元素自己形成一群,这种群称为“约群”。例如,前 面(a)例中,一切整数对于加法而言,为一群。若单拿一切偶数来看,对于 加法,他们也成一群;因为群的四个性质它都适合:
(1)两个偶数的和还是偶数。
(2)0是主元素。
(3)一个正偶数有相应的负偶数作逆元素,而一个负偶数的逆元素是正 偶数。
(4)结合律成立。
所以,偶数群是整数群的约群。
伽罗瓦证明了约群的元素个数是原来的群的元素个数的约数。
在约群中,最重要的是“不变约群”,即一个约群中的任何元素应用原 来的群中任何元素的变形,[例如设有一个元素 (1 2),用另一个元素(1 2 3)去右乘它,再用(1 2 3)的逆元素(1 3 2)去左乘它,所得的结果是
(1 3 2)(1 2)(1 2 3)=(2 3),
这个结果 (2 )就称为3 (1 )应用2 (1 2 3)的变形。]若仍是约群 中的元素,这个约群就称为原来那个群的不变约群。
一个群可以看作是它自己的约群,但不是真约群,一个真约群必须比原 来的群小。但如果H是G的不变约群,假如G中没有包含H而较H大的不变 真约群存在时,H就称为G的一个极大不变真约群。
假设G是一个群,H是G的一个极大不变真约群,K是H的一个极大不变 真的约群,……若将G的元素用H的元素个数去除,H的元素用K的元素个 数去除,……所得诸数,称为群G的“组合因数”。若这些组合因数都是质 数,则G是一个“可解数”。
在有些群中,群中的一切元素都是某一个元素 (主元素例外)的乘幂。 如在群
1,(1 2),(31 3) 2
2
中,(1 2 3)=(1 2)(13 2) 3
=(1 3) 2
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