דלג לתוכן

A.3 · Groups, cosets and quotient maps

GRE Subject Test · GRE Mathematics · נושא 9

9

היקף ותנאי מקדימים

הכנה למבחן GRE לתואר ראשון. מטרות מקומיות בתוך היקף ETS הנבדק; זהו הוראה מקורית, ולא מבחן רשמי או חיזוי ציון.

תנאי קבלה: אקסיומות קבוצה, פונקציות, חלוקה של מספרים שלמים והיפוכים (permutations).

  • בדוק מבנה קבוצה וחשב סדר אלמנטים ואינדקסים של תת-קבוצות
  • השתמש בגרעינים ובתמונות כדי לזהות קבוצות מנה
  • הבדל בין תת-קבוצות נורמליות לתת-קבוצות אקראיות
  • סווג היכנסיות (conjugacy) של היפוכים לפי סוג מחזור

קוסט (coset): עתק של תת-קבוצה שמרכיב חלק מהחלוקה לקוסטים.

תת-קבוצה נורמלית: תת-קבוצה שאינה משתנה בהכנסה (conjugation) על ידי כל אלמנט בקבוצה.

מילון מונחים אימון
English עברית
coset/ˈkɒset/ קוסיט
normal subgroup/ˈnɔːml ˈsʌbɡruːp/ תת-קבוצה נורמלית
9

בחר ונמק שיטה

לפני חישוב סדר, בדוק סגירות, אסוציאטיביות, אלוטרית והפוך לכל אלמנט תחת הפעולה המצוינת. תת-קבוצה יכולה להוריש אסוציאטיביות אך לכשל בסגירות או לחסום את האלוטרית. בקבוצה סופית, סדר אלמנט הוא החזקה החיובית הקטנה ביותר הנותנת את האלוטרית. בקבוצה האדיטיבית Z/nZ, סדר הרזידואל a הוא n/gcd(a,n). משפט לגראנג' אומר שסדרי תת-קבוצות מחלקים את סדר הקבוצה. ההפך אינו משפט קיום כללי, וסדר קבוצה אינו סדר כל אלמנט בה.

קוסט שמאלי gH הוא עתק של תת-קבוצה H. לקוסטים אותו גודל והם ממירים את הקבוצה, ולכן האינדקס הוא |G|/|H| בקבוצה סופית. בקבוצה אדיטיבית נכתוב g+H. השייכות לאותו קוסט פירושה שההפרש נמצא ב-H. קוסט בדרך כלל אינו תת-קבוצה עצמה מכיוון שהוא עשוי לחסום את האלוטרית.

הומומורפיזם שומר על הפעולה. הגרעין מורכב מאלמנטים שנשלחים לאלוטרית, והתמונה מורכבת מערכים שהושגו בפועל. כל גרעין הוא נורמלי. המשפט האיזומורפיזם הראשון מזדהה את G/ker(phi) עם im(phi); אל תחליף את התמונה בתחום הקודם כולו אלא אם הפונקציה היא על.

Quotient multiplication is well defined only when H is normal. All subgroups of an abelian group are normal. In a nonabelian group test gHg^−1=H; a subgroup of index two is normal. For permutations compose in the stated convention, here rightmost first. Disjoint cycle lengths give the permutation order by their least common multiple. Conjugation hσh⁻¹ relabels the elements in σ’s cycles, so it preserves cycle lengths; conversely permutations with the same cycle lengths can be related by a relabelling. Thus conjugacy classes in S_n correspond to partitions of n, including fixed-point cycles. In S4 the types are 1+1+1+1, 2+1+1, 2+2, 3+1 and 4: five classes, not one class for each possible element order. The types 2+1+1 and 2+2 both have order two but are not conjugate.

9

הסבר מוסבר

הגדר phi מ-Z/12Z ל-Z/3Z על ידי הורדת שאריות מודולו 3. היא על ושומרת על סכום. הגרעין H הוא {0,3,6,9}, ולכן |H|=4 והאינדקס הוא 12/4=3. הקוסטים האחרים הם {1,4,7,10} ו-{2,5,8,11}. כך ש-(Z/12Z)/H איזומורפי ל-Z/3Z. האלמנט 3 בקבוצה המקורית יש סדר 12/gcd(3,12)=4, לא 3.

טבלה: הקוסיטים H, 1 + H ו2 + H של Z/12Z, כל אחד מארבעה אלמנטים, מתאימים ל0, 1 ו2 ב-Z/3Z
הפחתה מוד3 מפצלת Z/12Z לשלוש סיבים של ארבעה אלמנטים כל אחד
9

תנאים ותשובות נגד

לקבוצת מנה יש אלמנט אחד לכל קוסט, ולא אחד לכל אלמנט בגרעין שלה. הומומורפיזם אינו חייב להיות על טווח היעד המוגדר.

9

יישום מכוון

בקבוצה האדיטיבית $\mathbb Z/18\mathbb Z$, נתון $H=\langle6\rangle$. רשימת H והקוסיטים שלה. קבע את סדר ⟨6⟩ וזהה את המקוסיט.

פתרון מודגש

$H=\{0,6,12\}$ בעל גודל שלוש. ששת הקוסטים הם $r+H=\{r,r+6,r+12\}$ עבור $r=0,1,2,3,4,5$. הם מחלקים את כל השאריות 18. האלמנט 6 בעל סדר שלוש, בעוד שהקוואוטציה בעלת סדר שש. הפחתה מודולו שש היא על עם ליבה H, ולכן $(\mathbb Z/18\mathbb Z)/H\cong\mathbb Z/6\mathbb Z$. הנורמליות מתקיימת מכיוון שהלהקה המקורית היא אבליאנית.

9

העברה עצמאית

בתוך $S_3$, נתון $H=\{e,(12)\}$. בדוק האם $H$ נורמלי, והחלט האם כפל קוסטים מגדיר להקת קוואוטציה. מצא בנפרד את הסדר של $(123)(45)$ בתוך $S_5$.

בדיקה לאחר ניסיון

הצטגות על ידי $(123)$ שולחת $(12)$ ל-$(23)$, שהוא מחוץ ל-H. לכן H אינו נורמלי. עדיין, קוסטים שמאליים מחלקים את $S_3$, אך כפל קוסטים אלו אינו מוגדר היטב באופן עצמאי מבחינת הנציגים. המחזורים הבלתי תלויים ב-$(123)(45)$ הם באורך שלושה ושניים, ולכן הסדר שלו הוא $\operatorname{lcm}(3,2)=6$. סדר אלמנט וסדר תת-להקה הם כמויות שונות.

שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה

לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.

נושאים נוספים בGRE Subject Test · GRE Mathematics

היכנס או צור חשבון

IGCSE, A-Level & AP