阿贝尔群(或交换群)是数学中的一个概念,特别是在代数学和群论中。阿贝尔群是满足以下条件的一个群:
- 封闭性:群中的任意两个元素的运算结果仍在群内。
- 结合律:群中的任意三个元素a,b,c,满足(ab)c=a(bc)。
- 单位元存在:存在一个元素e,使得对群中的任意元素a,都有ea=ae=a。
- 逆元存在:群中的任意元素a,都存在一个元素a’,使得a*a’=a’*a=e。
以上四条性质是任何群都必须满足的。而阿贝尔群还需要满足一个额外的性质:
- 交换律:群中的任意两个元素a,b,满足ab=ba。
阿贝尔群得名于挪威数学家尼尔斯·亨利克·阿贝尔。整数加法群、实数加法群、复数加法群、矩阵加法群等都是阿贝尔群的例子。
阿贝尔群的概念在许多数学领域中都有重要应用,包括数论、代数、拓扑学等。
阿贝尔群(也被称为交换群)的例子有很多,以下是其中的一些:
- 整数加法群(Z,+):这个群由所有的整数组成,运算是普通的加法。很明显,任何两个整数相加仍然是整数,加法满足结合律,0是单位元,每个整数n的逆元是-n,而且加法满足交换律。
- 实数加法群(R,+):这个群由所有的实数组成,运算也是普通的加法。这个群的性质与整数加法群类似,只是元素变成了所有的实数。
- 复数乘法群(C{0},*):这个群由所有的非零复数组成,运算是普通的乘法。任何两个非零复数相乘仍然是非零复数,乘法满足结合律,1是单位元,每个非零复数z的逆元是1/z,而且乘法满足交换律。
- 有理数的乘法群(Q{0},*):这个群由所有的非零有理数组成,运算是普通的乘法。任何两个非零有理数相乘仍然是非零有理数,乘法满足结合律,1是单位元,每个非零有理数q的逆元是1/q,而且乘法满足交换律。
- n阶循环群:这个群有n个元素,通常被记作Z/nZ或者Cn。群的元素可以看作是整数0, 1, …, n-1,运算是模n的加法。这个群的性质也很容易验证。
以上的例子都是无限群,除了n阶循环群是有限的。在这些例子中,群的运算都是我们熟悉的加法或者乘法,但在更复杂的情况中,群的运算可能是更抽象的运算。