Csoportelmélet ( ) ϕ ψ adatokra ( ) ( ) ( ) ( )

Hasonló dokumentumok
1. Mellékosztály, Lagrange tétele

MM CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( )

1. Részcsoportok (1) C + R + Q + Z +. (2) C R Q. (3) Q nem részcsoportja C + -nak, mert más a művelet!

Diszkrét matematika 2. estis képzés

ELTE IK Esti képzés tavaszi félév. Tartalom

Csoportok II március 7-8.

Egy kis csoportos elmélet

Gy ur uk aprilis 11.

MM4122/2: CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( ) 1. Ismétlés február 8.február Feladat. (2 pt. közösen megbeszéltük)

Vizsgatematika Bevezetés a matematikába II tárgyhoz tavasz esti tagozat


Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

3. Feloldható csoportok

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Általános algebra. 1. Algebrai struktúra, izomorfizmus. 3. Kongruencia, faktoralgebra március Homomorfizmus, homomorfiatétel

Valasek Gábor

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

1. Mátrixösszeadás és skalárral szorzás

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

MTN714: BEVEZETÉS AZ ABSZTRAKT ALGEBRÁBA. 1. Csoportelméleti alapfogalmak

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Diszkrét matematika 2. estis képzés


Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Ha G egy csoport, akkor g G : gg = Gg = G (mert gg G evidens és y G : y = g(g 1 y) gg, tehát G gg, ahonnan G = gg, hasonlóan a másik).

ALKALMAZOTT ALGEBRA FELADATOK (2016 tavaszi félév)

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Mozdony egy algebrista képerny jén

Matematikai nyelven van írva az, jelei háromszögek, körök és más geometriai formák... G. Galilei, Il Saggiatore

Diszkrét matematika II. feladatok

Halmaz: alapfogalom, bizonyos elemek (matematikai objektumok) Egy halmaz akkor adott, ha minden objektumról eldönthető, hogy

1. Algebrai alapok: Melyek műveletek az alábbiak közül?

Matematikai nyelven van írva az, jelei háromszögek, körök és más geometriai formák... G. Galilei, Il Saggiatore

Lineáris egyenletrendszerek

Csoporthatások. 1 Alapfogalmak 1 ALAPFOGALMAK. G csoport hatása az X halmazon egy olyan µ: G X X leképezés, amelyre teljesül

Diszkrét matematika I.

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

Algebra és számelmélet blokk III.

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. Biró Zsolt. 1. Célkit zések Általános követelmények 1

17. előadás: Vektorok a térben

Bevezetés a számításelméletbe (MS1 BS)

n =

Direkt limesz, inverz limesz, végtelen Galois-bővítések

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Lie-csoportok. 1. Folytonos csoportok 1 FOLYTONOS CSOPORTOK. Kontinuum számosságú csoportok esetén elemek jellemzése valós paraméterek

Fried Katalin Korándi József Török Judit. A modern algebra alapjai

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

Diszkrét matematika 2.

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

Analízis elo adások. Vajda István szeptember 10. Neumann János Informatika Kar Óbudai Egyetem. Vajda István (Óbudai Egyetem)

BOOLE ALGEBRA Logika: A konjunkció és diszjunkció tulajdonságai

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria III.

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

2 ) x G : xhx 1 = H, 3 ) x G : x 1 Hx = H. Tehát H akkor és csak akkor normálrészcsoport, ha H minden konjugáltja egyenlő H-val, lásd 4.F. szakasz.

Matematika (mesterképzés)

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Transzformációk síkon, térben

1. Szimmetriák. Háromszög-szimmetria. Rubin Zafir Kalcit aluminium-oxid: Al 2 O 3 kalcium-karbonát: CaCO 3

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2012

1. Egész együtthatós polinomok

Csoportelmélet jegyzet november 7.

Komplex számok. (a, b) + (c, d) := (a + c, b + d)

1. zárthelyi,

Tartalom. Nevezetes affin transzformációk. Valasek Gábor 2016/2017. tavaszi félév

2. előadás. Lineáris algebra numerikus módszerei. Mátrixok Mátrixműveletek Speciális mátrixok, vektorok Norma

1.1. Vektorok és operátorok mátrix formában

Valasek Gábor Informatikai Kar. 2016/2017. tavaszi félév

Bevezetés a programozáshoz I. Feladatok

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

Lineáris leképezések, mátrixuk, bázistranszformáció. Képtér, magtér, dimenziótétel, rang, invertálhatóság

Diszkrét matematika I. gyakorlat

MBN412G: ALKALMAZOTT ALGEBRA GYAKORLAT ÁPRILIS 26.

Mátrixok 2017 Mátrixok

Algebra gyakorlat, 4. feladatsor, megoldásvázlatok

FELADATOK 1 A BEVEZETŽ FEJEZETEK A MATEMATIKÁBA TÁRGY II. FÉLÉVÉHEZ (PROGRAMTERVEZŽ ÉS INFORMATIKUS BSC SZAKON)

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Saj at ert ek-probl em ak febru ar 26.

Intergrált Intenzív Matematika Érettségi

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Lineáris algebra. =0 iє{1,,n}

Diszkrét matematika 1. estis képzés

Algoritmuselmélet gyakorlat (MMN111G)

Geometria. a. Alapfogalmak: pont, egyenes, vonal, sík, tér (Az alapfogalamakat nem definiáljuk)

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Matematika pótvizsga témakörök 9. V

1. Geometria a komplex számsíkon

Diszkrét matematika II. feladatok

Waldhauser Tamás szeptember 8.

Átírás:

Csoportelmélet ( A csoportaxiómák nem tartalmaznak ellentmondást mert az { } csoportot alkot. Fizika felépítése: fizikai valóság fizikai modellek matematikai modellek (átjárhatók reprezentációk (áttranszformálhatók egymásba eredmény Transzformációk (reprezentációelmélet: aktív transzformációk: nézőpontváltás passzív transzformációk: a rendszert változtatom meg minden aktív transzformációhoz tartozik passzív de ez fordítva nem igaz Szimmetria: a test a változtatás után ugyanúgy néz ki a valóságban nem tökéletes az ekvivalencia kísérleti kérdés egy objektum szimmetrikus állapotainak halmaza: X az X halmaz elemei áttranszformálhatók egymásba: szimmetria-transzformációk legyen Τ egy adott objektum szimmetria-transzformációinak halmaza Τ a folytasd (kompozíció műveletre csoportot alkot (az adott objektum szimmetriacsoportja: T T Τ: T Τ : T = TT 4 4 T T T3 Τ :( TT 3 T = T3( TT ( TT T = TT = T = TT = T ( TT 3 4 5 3 6 3 I Τ: T Τ : TI = IT =T ( Ix= x T Τ: T Τ : TT = TT = I Transzformációk fajtái: transzformáció: belső struktúra nem változik külvilághoz való viszony változhat szimmetria transzformáció: külvilághoz való viszony is megmarad ϕ x = ϕ Tx akkor ϕ invariáns a T ha egy mérés során nyert ϕ adatra ( ( transzformációra egybevágósági transzformáció: skaláris szorzat invariáns hasonlósági transzformáció: vektorok szöge invariáns affin transzformáció: egyenesek invariánsak perspektív transzformáció: csúcsok számát változatlanul hagyja gyúrás: folytonosságot változatlanul hagyja ezzel foglalkozik a topológia c e+ l-et változatlanul hagyja ( c : csúcsok száma e : élek száma l : lapok száma értéke gömbnél tórusznál 0 Möbius-szalagnál ha egy mérés során nyert ϕ x = aψ x ϕ Tx = aψ Tx akkor ϕ ψ kovariánsak a T transzformációra Elemi szimmetria-transzformációk: minden objektumra szimmetria-transzformációk ϕ ψ adatokra ( ( ( (

végtelen darab van I térbeli eltolás a tér homogén érvényes a lendületmegmaradás térbeli elforgatás a tér izotróp érvényes a perdületmegmaradás csoportot alkotnak Érdekességek ezzel kapcsolatban: a fenti kettőből következik a fizikai kísérletek egyértelműsége (Galilei-féle relativitási elv ami minden pontjában izotróp az homogén is az idő nem homogén mivel volt kezdete az energia-megmaradás elve nem érvényes az idő nyilvánvalóan nem izotróp mert van benne kitüntetett irány Alapfogalmak: ( G : csoport Véges csoportok e : egységelem a : a inverze G : G elemeinek száma (rendje ( G A csoportok csoportosítása véges végtelen megszámlálhatóan folytonosan kompakt nem kompakt Absztrakt és konkrét csoportok: G G képet vegyük ( ősképet és ( ha ab G: ϕ: ϕ( a ϕ( b = ϕ( a b akkorϕ homomorfizmus ha a homomorfizmus invertálható akkor az izomorfizmus izomorfizmus elv: izomorf struktúrák ugyanazon absztrakt struktúra reprezentációi kivéve ha egy nagy struktúrának két közös résszel rendelkező részstruktúrája izomorf egymással az algebra olyan tulajdonságokkal foglalkozik amik egymással izomorf struktúráknál megegyeznek Ciklus csoportok ( C n : n -edrendű komplex egységgyökök szorzással alkotott csoportjai szabályos n -oldalú sokszögek olyan elforgatásainak csoportjaihoz tartozó absztrakt csoportok melyek szimmetria transzformációk ha n 3 minden n -re léteznek kommutatívak

C : a kör (folyamatosan végtelen vagy az egyenes (megszámlálhatóan végtelen pld.: ( szimmetriacsoportja (kétféle van Z + Részcsoport: ha ( G ( H csoportok és H G akkor H részcsoportja G -nek ( H < G önmagának és a triviális csoportnak (lásd alább minden csoport részcsoportja ezek a triviális részcsoportok a többi a valódi részcsoport H < G H < G H H < G triviálisan belátható Lagrans tétel: H G prímrendű csoportnak nincs valódi részcsoportja csak a két triviális részcsoport egy csoport struktúráját az adja meg hogy hogyan helyezkednek benne el a részcsoportok A Lagrans-tétel bizonyítása ha G < : komplexusok: K L G G hatványhalmaza: G komplexusszorzás: KL M M = mm= kl k K l L ( M G = { } triviálisan asszociatív ( félcsoport G ha a G értelmes az { a} K = M (egyszerűbben: ak = M : M = K = ak állítás: H < G ah = H AH H = ha a H akkor az első triviális ha nem akkor lehetetlen indirekt feltevés: b: b H b ah ( a H bh = a : ellentmondás ha H ah G c: c H c ah állítás: ah ch = indirekt feltevés: d : d ch c ah d = ah = ch ah h = ah = c : ellentmondás 3 következmény: G csoport felosztható H elemű diszkjunt részhalmazokra mellékosztályok (uniójuk lefedi a csoportot baloldali mellékosztályok: ah ch fh... jobboldali mellékosztályok: Ha Hc Hf... kommutatív csoportnál megegyeznek ez ekvivalens a bizonytandó tétellel Elsőrendű absztrakt csoport: C e e e triviális csoport Másodrendű absztrakt csoport: C e a e e a a a e

konkrét csoport: tükrözés és identitás lineáris transzformációk a folytasd művelettel Harmadrendű absztrakt csoport: C 3 e a b e e a b a a b e b b e a Negyedrendű absztrakt csoportok: C 4 e a b c e e a b c a a b c e b b c e a c c e a b K e a b c e e a b c a a e c b b b c a e c c b e a Klein-csoport C csoportok alkotják n generátoros szabad csoport: elemei: abc... nabc... N és a belőlük konplantációval (egymás mellé írás képzett szavak egységelem: üres szó inverz: Kk = kk = _ egy konkrét generátoros szabad csoport: egyenlő oldalú háromszög forgatása és tükrözése ( ert definiáló relációk: rrr = e tt = e rtrt = e ekvivalens azzal hogy: rt = trr Hány eleme van a csoportnak? szóprobléma: általánosan megoldhatatlan a harmadik szabály segítségével tt... trr... r alakba tudok írni minden szót (buborékoltató eljárás ekkor az elemek: e r rr t tr trr szorzástáblázat e r rr t tr trr e e r rr t tr trr r r rr e trr t tr rr rr e r tr trr t t t tr trr e r rr tr tr trr t rr e r trr trr t tr r rr e tükrözések involatikus elemek xx= e részcsoportjai:

háromelemű: H0 = { e r rr} kételeműek: H = { e t} H = { e tr} H = { e trr} 3 mellékosztályok (lehet őket egy elemükkel reprezentálni: H bal: eh = th = H rh = trrh = { r trr} rrh = trh = { rr tr} H jobb: He = Ht = H Hr= Htr= rtr { } Hrr= Htrr= { rrtrr} H bal: eh = trh = H rh = th = r t { } rrh = trrh = { rr trr} H jobb: He = Htr = H Hr= Htrr= rtrr { } Hrr= Ht= { rrt} H 3 bal: eh3 = trrh3 = H 3 rh = trh = r tr 3 3 { } rrh = th = { rr t} 3 3 H 3 jobb: He 3 = Htrr 3 = H 3 Hr= Ht= rt 3 3 { } H rr = H tr = { rr tr} 3 3 H 0 bal: eh0 = rh0 = rrh0 = H 0 th0 = trh0 = trrh0 = { t tr trr} H 0 jobb: He 0 = rhr 0 = Hrr 0 = H 0 H0t = H0tr = H0 trr = { t tr trr} normálosztó normális részcsoport invariáns részcsoport: N < G a G: an = Na jele: N G kommutatív csoportban minden részcsoport normálosztó a G: n N : n N : an= na

a G: n N : ana N n a -val vett konjugáltja: ana komplexusokra: K a -val vett konjugáltja: aka a G: ana = N a normálosztóhoz tartozó mellékosztályok (G N szerinti faktorcsoportja jelölése: GN a komplexusszorzásra nézve csoportot alkotnak: asszociativitás öröklődik an bn = a n b n = a bn n = ab n an bn = ab N zártság: ( ( ( ( 3 ( 4 ( ( ( egységelem: N = en mert ( an ( en = an ( en ( an = an inverz: ( an G GN= = G: N N = a N mert ( an ( a N = en példák: síkon vagy térben egy egyenes ( Z + csoportban egy adott számmal osztható számok kongluencia csoportok (osztási maradékok szerint: mod 5 + : ( 0 3 4 0 0 3 4 3 4 0 3 4 0 3 3 4 0 4 4 0 3 (mod C konkrét csoportja n + ( mod 5 : n 0 3 4 0 0 0 0 0 0 0 3 4 0 4 3 3 0 3 4 4 0 4 3 első sort és oszlopot elhagyva csoport mod 6 : ( 0 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 5 0 4 0 4 3 0 3 0 3 0 3 4 0 4 0 4 5 0 5 4 3 nem csoport ( + -al nullosztós gyűrű prím alapú maradékosztályok 0 -t elhagyva csoportot alkotnak homomorfizmus: G ( csoportok (

: G G = β c= a b χ = α β ϕ legyen ϕ ( a = α ϕ ( b ϕ homomorfizmus ha ab G: ϕ( a b = ϕ( a ϕ( b fajtái: triviális homomorfizmus: mindent az egységelembe képez izomorfizmus p 0 0 0 0 p 0 0 0 0 V V egységelembe képződő ele E 0 0 f x = xx fxy f xz Ex mek nem E 0 0 f y yx fyy fyz Ey E 0 0 f z zx fzy f zz E z triviális részhalmazt alkotnak ez a részhalmaz a homomorfizmus magja jelölése: kerϕ tétel: kerϕ G kerϕ < G ( h h ker ϕ : h h kerϕ ( h ( h ϕ = ϕ =e h h = e = e h = e ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( h h = h h = e e = e kerϕ G ( a G : a h a h kerϕ = a h a = a h a = a a = a a = e = e ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( ϕ( következmény: G G N n ker ϕ a G : ϕ( a n ϕ( a ϕ( n ϕ( a = = = α példák: térvektorok síkvektorok n szerinti mellékosztályok a definiáló relációk homomorfizmusként is felfoghatók vegyük az generátoros szabad csoportot (C 5 legyen a definiáló reláció: a = e ekkor: C ϕ C5 ha több definiáló reláció van több normálosztó is van ekkor: N N G N N = N3 G A B { ab a A b B} Cn = ahol ( A és ( B csoportot alkot (direkt szorzat N N = N4 G ha a csoportban a művelet kommutatív akkor a direkt szorzást direkt összeadásnak hívjuk és -al jelöljük Minden véges csoport megadható n generátoros szabad csoporttal és k darab relációval de ugyanazt a csoportot többféleképpen is meg lehet adni. Csoportok ábrázolása gráfokkal: D 3 :

D 5 : minden reláció egy független hurok a csoport gráfjában A direkt szorzatról: A B= {( a b a A b B} legyenek ( G és ( G csoportok a G és G legyen ( ( ( α ekkor ( a α G G a α b β = a b α β ( G G csoportot alkot (pongyola jelölés G G hogy miért lehet azt lásd később (pld.: lineáris terek direkt összeadása (direkt szorzásuk más az a tenzorszorzás: zártság triviális asszociativitás öröklődik e ε egységelem ( inverz ( a α a = α ( α ( ε ( ε( α ( ezért ( α α ( e a = a e = a α { } N = e G G G ( { } N = a a G G G és ε N N = G G ekkor G G / N N G (pongyola jelölés G G / G G ugyanígy G G / N N G (pongyola jelölés G G / G G g G G! n N! n N : g = nn = nn megfordítás: ha N G N G G/ N N G/ N N és g N g N : gg = g g akkor G = N N Forgáscsoport ( O ( 3 : F O(3 F = F det F =± kétkomponensű folytonos csoport: a + és - determinánsú komponensek között C O nincs folytonos átmenet ( ( 3 valódi forgatások: SO ( 3 O( 3 mivel O( 3/ S O( 3 C és ( 3/ SO( 3 kommutálnak O( 3 S O( 3 kvaterniócsoport: = C O C valamint C és SO 3 elemei (

{ i j k i j k} a definiáló relációkat felhasználva: { e ii i j ij. iii jjj ji } generátoros csoport szorzástáblázat: e i ii iii j jjj ij ji e e i ii iii j jjj ij ji i i ii iii e ij ji jjj j ii ii iii e i jjj j ji ij iii iii e i ii ji ij j jjj j j ji jjj ij ii e i iii jjj jjj ij j ji e ii iii i ij ij j ji jjj iii i ii e ji ji jjj ij j i iii e ii részcsoportok: eii C { } { e i ii iii} C4 { e j jj jjj} C4 { e jiiiij } C4 olyan nem kommutatív csoport aminek részcsoportjai mind normálosztók ábra: példa egy másik konkrét csoportra: E a Pauli-mátrixok és inverzeik