En la teoría de grupo, ¿cuál es la relación entre un grupo y el conjunto definido por él? ¿Cómo represento eso en notación formal?

Un grupo es un par [math] (G, \ cdot) [/ math] donde “[math] \ cdot [/ math]” es una operación binaria sobre el conjunto [math] G [/ math], donde los axiomas de un grupo está satisfecho por este par.

Para ampliar esto, una operación binaria “[math] \ cdot [/ math]” sobre un conjunto [math] G [/ math] es una función [math] \ cdot: G \ times G \ to G [/ math] . (Entonces, para cada par de órdenes en [matemáticas] G \ veces G: = \ {(g, h) \,: \, g, h \ en G \} [/ matemáticas], la operación “[matemáticas] \ cdot [/ math] “produce un elemento de [math] G [/ math].)

Por supuesto, solo llamamos a un par [math] (G, \ cdot) [/ math] un grupo si satisface los axiomas de un grupo: la operación debe ser asociativa, debe haber un elemento de identidad (único) [ math] 1_G \ en G [/ math] para la operación binaria, y cada elemento de [math] G [/ math] necesita admitir un elemento inverso (que también será único).

Por lo tanto, no se debe confundir el grupo [math] (G, \ cdot) [/ math] con el conjunto subyacente [math] G [/ math]: la operación binaria es una parte fundamental de la definición de un objeto de grupo.

Dicho esto, una vez que se comprende la operación, es un “abuso de notación” normal decir simplemente, en este contexto, “El grupo [matemáticas] G [/ matemáticas]”. ¡Esto es simplemente porque los humanos son flojos!

No existe tal cosa como “el conjunto definido por un grupo”.

Cualquier conjunto [matemático] S [/ matemático] puede ser el conjunto subyacente de un grupo. Fundamentalmente, no importa cuáles son los elementos de [math] S [/ math], porque el corazón de la definición de un grupo son las operaciones del grupo, es decir, las funciones [math] \ circ: S \ times S \ rightarrow S [/ math] (la multiplicación grupal ) y [math] {} ^ {- 1}: S \ rightarrow S [/ math] (la operación inversa ) y la constante [math] e [/ math] (o 1 o cualquier símbolo que elija para representar el elemento de identidad).

Cada libro notará esto de manera algo diferente, pero generalmente esta definición completa se escribirá de manera similar a

Deje [math] \ mathbf {G} = \ langle S; \ circ, {} ^ {- 1}, e \ rangle [/ math] sea un grupo …

Los corchetes angulares están destinados a comunicar que todo esto viene como un paquete (y si estás estudiando bases, en secreto significa que el grupo “es” una cierta tupla, pero ignora eso por ahora). Por supuesto, en muchos casos, las operaciones son claras por el contexto, y los escritores no se molestarán en escribir todo esto; solo dirán

Deje que [math] \ mathbf {G} [/ math] sea un grupo …

Sin embargo, es una buena práctica usar una fuente o estilo diferente para diferenciar entre el grupo (arriba he usado negrita) y su conjunto subyacente (cursiva ordinaria).

Entonces, para definir un grupo en primer lugar, necesitamos un conjunto, un conjunto no vacío. Ahora tenemos que definir una operación binaria * en el conjunto. Luego, el conjunto de la operación de conjunto y binario se llama grupo. Déjame ir un poco formal.

Deje que G sea un conjunto no vacío. definir una operación binaria * tal que

  • a * b en G para todo a, b en G.
  • a * (b * c) = (a * b) * c para todos a, b, c en G.
  • existe un elemento e en G tal que a * e = e * para todo a en G.
  • existe a ^ (- 1) para cada a en G de modo que a * a ^ (- 1) = a ^ (- 1) * a = e

Entonces (G, *) se llama grupo.