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同態與核

大三 · 抽象代數

觀念

ℤ₄ℤ₂φ: ℤ₄ → ℤ₂012301

同態 (homomorphism) ϕ:G→H\phi: G\to H 是保持運算的映射:ϕ(ab)=ϕ(a)ϕ(b)\phi(ab) = \phi(a)\phi(b)。核 ker⁡ϕ={g∈G:ϕ(g)=eH}\ker\phi = \{g\in G: \phi(g) = e_H\}(eHe_H 是 HH 的單位元)是正規子群,像 ϕ(G)\phi(G) 是 HH 的子群。第一同構定理:G/ker⁡ϕ≅ϕ(G)G/\ker\phi\cong\phi(G)——同態把群「壓扁」的程度完全由核決定。

例子:det⁡:GLn→R∗\det: GL_n\to\mathbb{R}^*,核是 SLnSL_n;Z→Zn\mathbb{Z}\to\mathbb{Z}_n 取餘數,核是 nZn\mathbb{Z};置換的符號 Sn→{±1}S_n\to\{\pm1\},核是 AnA_n。同態與商群是理解群的結構、建構新群的核心工具。

例題

ϕ:Z18→Z18\phi: \mathbb{Z}_{18}\to\mathbb{Z}_{18},ϕ(x)=4x mod 18\phi(x) = 4x \bmod 18。像 ϕ(Z18)\phi(\mathbb{Z}_{18}) 有幾個元素?

看解法與答案

ϕ(x+y)=4(x+y)=ϕ(x)+ϕ(y)\phi(x+y) = 4(x+y) = \phi(x)+\phi(y),是同態。

核:4x≡0(mod18)4x\equiv 0 \pmod{18} ⟺ 9∣x9\mid x(兩邊同除 gcd⁡(4,18)=2\gcd(4,18) = 2),解是 0,90, 9,共 22 個。

第一同構定理:∣ϕ(G)∣=18∣ker⁡ϕ∣=182=9|\phi(G)| = \frac{18}{|\ker\phi|} = \frac{18}{2} = 9。

答案: 99

用在哪裡

插畫

同態與核:情境插畫同態與核:例題插畫

學習路徑

先學會

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