Skończenie generowana grupa przemienna: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
m r2.7.1) (robot poprawia: ko:유한생성 아벨 군 |
→Klasyfikacja: drobne techniczne |
||
Linia 18: | Linia 18: | ||
== Klasyfikacja == |
== Klasyfikacja == |
||
'''Twierdzenie o klasyfikacji skończenie generowanych grup abelowych''' ([[Ferdinand Georg Frobenius|Frobenius]] i [[Ludwig Stickelberger|Stickelberger]], 1878), będące szczególnym przypadkiem [[twierdzenie strukturalne dla skończenie generowanych modułów nad dziedziną ideałów głównych|twierdzenia strukturalnego dla skończenie generowanych modułów nad dziedziną ideałów głównych]] (twierdzenia Frobeniusa o równoważności [[macierz]]y nad [[pierścień liczb całkowitych|pierścieniem liczb całkowitych]])<ref>L. Fuchs, ''Infinite abelian groups'', Academic Press 1970, tw. III.15.2</ref>, może być wyrażone na dwa niżej wymienione sposoby (podobnie jak dla [[Pierścień ideałów głównych|d.i.g.]]). |
'''Twierdzenie o klasyfikacji skończenie generowanych grup abelowych''' ([[Ferdinand Georg Frobenius|Frobenius]] i [[Ludwig Stickelberger|Stickelberger]], 1878), będące szczególnym przypadkiem [[twierdzenie strukturalne dla skończenie generowanych modułów nad dziedziną ideałów głównych|twierdzenia strukturalnego dla skończenie generowanych modułów nad dziedziną ideałów głównych]] (twierdzenia Frobeniusa o równoważności [[macierz]]y nad [[pierścień liczb całkowitych|pierścieniem liczb całkowitych]])<ref>L. Fuchs, ''Infinite abelian groups'', Academic Press 1970, tw. III.15.2</ref>, może być wyrażone na dwa niżej wymienione sposoby (podobnie jak dla [[Pierścień ideałów głównych|d.i.g.]]). Jego szczególnym przypadkiem jest [[Grupa przemienna#Skończone grupy przemienne|twierdzenie o klasyfikacji skończonych grup przemiennych]]. Wynik ten ma zastosowanie praktyczne w [[informatyka|informatyce]]: obliczenia w poszczególnych grupach rozkładu mogą być [[obliczenia równoległe|wykonywane równolegle]] (tzn. niezależnie od siebie). |
||
=== Rozkład na czynniki pierwsze === |
=== Rozkład na czynniki pierwsze === |
Wersja z 17:43, 8 sie 2011
Skończenie generowana grupa przemienna – w algebrze abstrakcyjnej grupa przemienna (abelowa), której zbiór generatorów jest skończony. W szczególności, każda skończona grupa abelowa jest skończenie generowana.
Skończenie generowane grupy mają prostą strukturę i mogą być całkowicie sklasyfikowane, jak wyjaśniono niżej.
Definicja
Niech będzie przemienna. Grupę tę nazywa się skończenie generowaną, jeżeli istnieje skończenie wiele takich elementów , że każdy może być zapisany jako
- ,
gdzie są całkowite. Wtedy mówi się, że zbiór jest zbiorem generującym (generatorów) lub że generują .
Przykłady
- Liczby całkowite są skończenie generowaną grupą abelową,
- liczby całkowite modulo n są skończenie generowanymi grupami przemiennymi,
- dowolna suma prosta skończenie wielu skończenie generowanych grup przemiennych także jest skończenie generowaną grupą przemienną
Powyższa lista wyczerpuje przykłady podgrup skończenie generowanych.
- Grupa liczb wymiernych nie jest skończenie generowana: niech będą liczbami wymiernymi, a liczbą naturalną względnie pierwszą z mianownikami liczb , wtedy przedstawienie elementu za pomocą okazuje się niemożliwe.
Klasyfikacja
Twierdzenie o klasyfikacji skończenie generowanych grup abelowych (Frobenius i Stickelberger, 1878), będące szczególnym przypadkiem twierdzenia strukturalnego dla skończenie generowanych modułów nad dziedziną ideałów głównych (twierdzenia Frobeniusa o równoważności macierzy nad pierścieniem liczb całkowitych)[1], może być wyrażone na dwa niżej wymienione sposoby (podobnie jak dla d.i.g.). Jego szczególnym przypadkiem jest twierdzenie o klasyfikacji skończonych grup przemiennych. Wynik ten ma zastosowanie praktyczne w informatyce: obliczenia w poszczególnych grupach rozkładu mogą być wykonywane równolegle (tzn. niezależnie od siebie).
Rozkład na czynniki pierwsze
- Zobacz też:
Sformułowanie rozkładu na czynniki pierwsze mówi, że każda skończenie generowana grupa abelowa jest izomorficzna z sumą prostą cyklicznych grup o rzędach będącymi potęgami liczb pierwszych oraz nieskończonych grup cyklicznych. To jest, każda taka grupa jest izomorficzna z grupą postaci
- ,
gdzie , a liczby są (niekoniecznie różnymi) potęgami liczb pierwszych. W szczególności jest skończona wtedy i tylko wtedy, gdy . Wartości są wyznaczone jednoznacznie (co do porządku) przez .
Rozkład na czynniki niezmiennicze
Dowolna skończenie generowana grupa przemienna może być zapisana także jako iloczyn prosty postaci
- ,
gdzie dzieli , które dzieli i tak dalej, aż do . Znowu, liczby są jednoznacznie wyznaczone przez (tutaj wraz z jednoznacznym porządkiem) i są nazywane czynnikami niezmienniczymi, tzn. dwie skończenie generowane grupy abelowe są izomorficzne wtedy i tylko wtedy, gdy mają jednakowe ciągi czynników niezmienniczych; liczba jest równa randze grupy abelowej.
Równoważność
Powyższe stwierdzenia są równoważne na mocy chińskiego twierdzenia o resztach, które mówi w tym wypadku, że jest izomorficzna z iloczynem prostym przez wtedy i tylko wtedy, gdy oraz są względnie pierwsze i .
Wnioski
Wyrażone inaczej twierdzenie o klasyfikacji mówi, że skończenie generowana grupa przemienna jest sumą prostą grupy abelowej wolnej skończonej rangi i skończonej grupy przemiennej, z których każda jest wyznaczona jednoznacznie co do izomorfizmu. Skończona grupa abelowa jest podgrupą torsyjną . Ranga jest określona jako ranga beztorsyjnej części ; tzn. jest to liczba w powyższych wzorach.
Wnioskiem płynącym z twierdzenia o klasyfikacji jest, że każda skończenie generowana beztorsyjna grupa przemienna jest wolną grupą abelową. Warunek skończonego generowania jest tu kluczowy: jest beztorsyjna, ale nie jest wolna grupą abelową.
Każda podgrupa i grupa ilorazowa skończenie generowanej grupy abelowej jest znowu skończenie generowaną grupą abelową. Skończenie generowane grupy przemienne, wraz z homomorfizmami grupowymi stanowią kategorię przemienną, będącą podkategorią Serre'a kategorii grup abelowych.
Nieskończenie generowane grupy przemienne
Należy mieć na uwadze, że nie każda grupa przemienna skończonej rangi jest skończenie generowana; grupa pierwszej rangi jest jednym z przykładów, kolejnym jest grupa rangi zerowej będąca sumą prostą przeliczalnie wielu egzemplarzy .
Zobacz też
- twierdzenie Jordana-Höldera jako uogólnienie na grupy nieprzemienne.
- ↑ L. Fuchs, Infinite abelian groups, Academic Press 1970, tw. III.15.2