自同态 :自同态

更新时间:2024-09-20 13:30

自同态是指从群胚、幺半群、群、环到其自身中的同态、向量空间在自身中的线性映射等等。

基本概念

同构

两个数学系统(例如两个代数系统),当它们的元素及各自所定义的运算一一对应,并且运算结果也保持一一对应,则称这两个系统同构,记为。它们对于所定义的运算,具有相同的结构。例如,十进制数与二进制数是同构的。

建立同构关系的映射,称为同构映射。例如,当映射为一一映射,并且对应元素关于运算保持对应时,就是同构映射。

同构是数学中最重要的概念之一。在很多情况,一个难题往往可以化成另一个同构的、似乎与它不相关的、已经解决的问题,从而使原问题方便地得到解决。虽然数学发展得越来越复杂,但利用同构概念,不仅使数学得到简化,而且使数学变得越来越统一。表面上似乎不同,但本质上等价的结果,可以用统一的形式表达出来。例如,如果四色定理得到了证明,其他数学分支中与它同构的几十个假设,也同时得到了证明。

同态

设E与F为两个群胚,它们的合成法则分别记为⊥与⊤,称从E到F中的映射 是群胚同态,如果对于E的任一元素偶 有 ,设E与F为两个幺半群(两个群),称从E到F中的映射,是幺半群(群)的同态,如果f是群胚的同态,且E的中性元素的象是F的中性元素, (在群的情况下,后一个条件是自然满足的,但是从加法幺半群N到乘法幺半群N的映射是群胚的同态,而并不因此就是幺半群的同态)。

设G为乘法群,而为G的元素,由关系所定义的从加法群Z到G中的映射是群的同态。

设A与B为两个环(两个体),称从A到B中的映射是环(体)的同态,如果是加法群的同态,且为乘法么半群的同态,这就是说,对A的任一元素偶,有

并且将A的单位元变成B的单位元。

例如,设n为非零自然数,使任一有理整数对应其对模n的剩余类映射是从环Z到环Z/nZ上的同态,设E与F为两个A-代数(两个酉A-代数),称从E到F中的映射 是A-代数(酉A-代数)的同态,如果它是线性映射,并且是乘法群胚(乘法幺半群)的同态.。例如,设E为交换体K上的非零有限n维向量空间,而B为E的基,则从E的全体自同态之酉代数到K中元素构成的全体n阶方阵之酉代数 中的映射,如果该映射使E的任一自同态对应它在基B中的矩阵,则这一映射是酉代数的同态。

自同态的定义

自同态是已知集合(群、环、代数)到其自身保持代数结构的映射,例如线性空间到某半空间的射影就是线性空间的自同态,它保持了向量的加法运算和数乘运算。设G为关于加法的交换群,赋以加法及法则的G的全体自同态之集是一个环;设E为交换体K上的向量空间,赋以法则, E的全体自同态之向量空间是酉代数,记为,元素仍记为gf,A-模的情形是类似的。

群的自同态

设 是G到G本身的一个同态(或同构),则称 是G上的一个自同态(endomorphism)(或自同构(automorphism)),G上的所有自同态的集合对变换的复合构成—-个含幺半群,称为G上的自同态半群(endomorphism semigroup),记作EndG,G上的所有白同构的集合对变换的复合构成一个群,称为G上的自同构群(automorphism group),记作AutG。

在群G中,取定一个元素,定义G上的一个变换 为:对任何 有,则 是G上的一个自同构,这个自同构称为一个内自同构(inner autmorphism),G上的全体内自同构构成一个群,称为内自同构群(inner automorphism group),记作InnG,即

内自同构群有以下性质。

定理设G是群,则

(1)

(2)

其中C为G的中心。

下面通过一些例子来说明如何确定一个群的自同态半群或自同构群。

例1 设Z是整数加群,试确定AutZ。

解: 设 是Z的任一自同构,并设,则对任意 有,因为 是满射,故存在,使,由此得或,也就是说,只有以下两个映射才有可能是同构映射:

不难验证 与 确是Z上的同构,所以。

通过这个简单的例子可以说明如何确定一个群G的全部自同构(或自同态),首先分析任意一个自同构(或自同态) 的性质,主要是分析G的生成元在 下的像,从而决定 所具有的约束条件,根据这个约束条件写出全部自同构(或自同态)。在表达方法上,最后得到的不同的自同构(或自同态)应用不同的映射记号(例如 )表示,对每一个映射 给出 的一般表达式。

环的自同态

设A和A’是两个环,若有一个A到A‘’的映射 满足以下条件:对任何 有

则称 是一个A到A'的同态。我们把上式称为保持环中的运算。

如果 是单射,则称 是一个单同态;

如果 是满射,则称 是一个满同态.这时,记作;

如果 是双射,则称 是A到A'的一个同构.这时记作。

当是单同态时, ,称 将A同构嵌入到A'中。

一个A到A本身的同态,称为A上的自同态,一个A到A本身的同构,称为A上的自同构。环A上的全体自同构关于映射的复合构成群,称为环A上的自同构群,记作AutA。

例2设是两个环,定义映射,对任何,则 是A到A'的一个同态,且同态像为,此同态称为零同态,是任何两个环之间都存在的一个同态。

参考资料

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}
友情链接: