[笔记]离散数学Ⅱ

这学期学习了离散数学Ⅱ这门课程,离散数学Ⅱ包含了群、环、域、格、布尔代数五个代数系统

1.代数系统

  1. 代数系统:非空集合A,连同若干个在该集合上的封闭运算f1,f2,…,fn所组成的系统,记为<A,f1,f2,……,fn>
  2. 代数系统的组成:载体(非空集合A),定义在载体上的运算,代数常元
  3. 代数运算的性质:交换律,结合律,分配律,吸收律(x*(xoy)=x),等幂律(x*x=x)
  4. 代数常元:
    幺元(单位元):左幺元:el * x=x 右幺元:x * er=x
    零元:左零元:θl * x=θl 右零元:x * θ rr
    逆元:x*y=e -----> x是y的左逆元,y是x的右逆元

2.子代数

  1. 子代数:<A,*,Δ,K>是代数系统,是二元运算,Δ是一元运算,K是代数常元,若:①. A|⊆A ②. 和Δ在 A|封闭 ③. K∈ A| ,那么<A|,Δ,K>是<A,,Δ,K>的子代数
  2. 平凡子代数: T是A中代数常元的集合,且*和Δ在T封闭,则<A, * ,Δ>和<T, * ,Δ>是<A, * ,Δ>的平凡子代数
  3. 非平凡子代数(真子代数):不是平凡子代数的子代数

3.同态

  1. 同态:A=<S,,Δ,K>和 A| =<S|| ,Δ| ,K| >是两个具有相同构成的代数系统,f是S到S|的一个映射,对任意a,b∈S,有f(a*b)=f(a) *| f(b)f(Δa)=Δ|f(a),==f(k)=K| ==(先函数再运算=先运算再函数),则称F是A到A|的同态映射,称A同态于A|,A~A|
  2. 同态象:<f(S) ,*|,Δ| ,K| >为A在f下的同态象,f(S)={X|X=f(a),a∈S}∈S|
  3. 分类1:
  4. 满同态:f 满射
  5. 单一同态:f 单射
    分类2:
  6. 同构:f 双射
  7. 自同态:A|=A
  8. 自同构:A|=A且f 双射

4.同余

  1. 同余:A=<S,*,Δ>是代数系统,~是S上的等价关系,a、b、c∈S
    ①. a~b时,若Δa ~ Δb,则等价关系 ~在一元运算Δ下可保持,称 ~是关于Δ的同余关系
    ②. a~b,c ~d时,若a * c ~ b * d,则等价关系 ~在二元运算 * 下可保持, ~是关于 * 的同余关系
  2. 由函数g引导的S上的等价关系 ~ 为:任取a,b∈S,a ~ b当且仅当g(a)=a(b)

5.半群和独异点

  1. 截图自课堂ppt
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  2. 由于结合律的可继承性,半群的子代数也是半群,即子半群
  3. 子独异点:<S, * ,e>是独异点,T∈S, * 在T封闭,e∈T,那么<T,,e>是<S, * ,e>的子代数,而<T,,e>本身也是一个独异点,所以是<S,*,e>的子独异点
  4. 循环独异点:<S, * ,e>是独异点,若存在g∈S,对于任意a∈S,都有一个对应的k∈N使得a=gk,则称<S,*,e>是循环独异点,g是此循环独异点的生成元

6.群

  1. 群的性质:
    ①. 群中无零元
    ②. 群中每个元素的逆元唯一
    ③. <G, * >是群,任意a,b∈G,必存在唯一的x∈G,使得a * x=b
    ④. <G, * >是群,任意a,b∈G,若a * b=a * c或b * a=c * a,则必有b=c
    ⑤. <G, * >是群,除幺元外,不可能有唯一的等幂元
    ⑥. 群<G, * >运算表中每一行每一列都是G中元素的一个置换
  2. 群中元素的阶:使该元素的幂为幺元的最小正整数
  3. 子群:<G, * >是群,S是G的非空子集,若<S, * >也构成群,则<S,*>是<G, * >的子群
    平凡子群:<G, * >和<{e}, * >是<G, * >的平凡子群
  4. 群同态:<G, * >和<H,@>是两个群,有映射:h:G→H,若任意a,b∈G,都有h(a * b)=h(a)@h(b),则h为从<G, * >到<H,@>的群同态,<h(H),@>是<G, * >的同态象
  5. 同态核:设h是从<G, * >到<H,@>的一个同态映射,eH是<H,@>中的幺元。ker(h)={x|x∈G∧h(x)=eH},称ker(h)为群同态映射h的核,简称h的同态核
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  6. 阿贝尔群(交换群):<G, * >是群,若 * 可交换,则该群为abel群
  7. 循环群:<G, * >是群,若存在g∈G,使得任意a∈G都能表示成 gi (i是整数)的形式,则称<G, * >是循环群,g是循环群的生成元
  8. 循环独异点:<S, * ,e>是独异点,若存在g∈S,对于任意a∈S,都有a=gk(k是整数),称此独异点为循环独异点,g为此循环独异点的生成元
  9. 培集:<H, * >是<G, * >的子群,a∈G,则集合aH={ab| b∈H}称为由a确定的H在G中的左培集,G称为左培集aH的代表元素,Ha={ba| b∈H}是右培集
  10. 拉格朗日定理:设<H, * >是<G, * >的一个子群,那么有:
    ①R={<a,b > | a∈G ∧ b∈G ∧ a-1 *b∈H}是G中的等价关系,且有[a]R=aH
    ②若G是有限群,|G|=n,|H|=m,则m|n
    推论
    ①任何质数阶的群没有非平凡子群
    ②<G, * >是n阶有限群,对于任意a∈G,a的阶数必为n的因子,且an=e
    ③质数阶的群必为循环群,并且任何与幺元不同的元素均可作为生成元

7.环和域

  1. 环:<A,+,·>是一个代数系统,若满足:
    ①. <A,+>是abel群
    ②<A,·>是半群
    ③乘法 · 对加法+可分配
    则称<A,+, · >是环
  2. 交换环:<A,+, · >是环,且运算 · 可交换
  3. 含幺环:<A,+, · >是环,且<A, · >中含幺元
  4. 无零因子环:<A,+, · >是环,θ是A中关于运算+的幺元。若a,b∈A,a≠θ,b≠θ,但a · b=θ,则称a,b为零因子,<A,+, · >是含零因子环,否则<A,+, · >是无零因子环
  5. 整环:<A,+, · >是代数系统,若:
    ①<A,+>是abel群
    ②<A,·>是可交换独异点,且无零因子
    ③乘法 · 对加法+可分配
    则称<A,+, · >是整环
  6. 域:<F,+, · >是代数系统,θ是F中关于运算+的幺元,若:
    ①<F,+>是abel群
    ②<F-{θ},·>是abel群
    ③乘法 · 对加法+可分配
    则称<F,+, · >是域
    域一定是整环

8.格

  1. 最小上界(上确界) lub
    最大下界(下确界) glb
  2. 偏序格:设<L, ≤>是一个偏序集,如果集合L中的任意两个元素都有最小上界和最大下界,则称<L, ≤>为偏序格。
  3. 保交运算 a∧b = glb{a, b},求a,b的最大下界
    保联运算 a∨b = lub{a, b},求a,b的最小上界
  4. 代数格:设<L, ≤>是一个偏序格,在L上可以定义两个运算∧和∨,则称<L, ∧, ∨>为格<L, ≤>所诱导的代数系统,简称代数格。
  5. 格:设<A, ∧, ∨>是一个代数系统,其中运算∧和∨都是二元运算,且满足交换律,结合律,吸收律,则称<A, ∧, ∨>是格

9.子格

  1. 设<L, ≤>是一个格,<L, ∧, ∨>是由<L, ≤>所诱导的代数系统。S∈L且S≠∅, 如果L中的两个运算∧和∨在S上是封闭的,则称<S, ≤>是<L, ≤>的子格。
  2. 格同态:设<L1, ≤>和<L2, ≤>是两个格,由它们所分别诱导的代数系统为<L1,∧,∨>和<L2,∧’,∨’>,如果存在一个从L1到L2的映射f,使得任取a,b∈L1满足
    f(a∧b)=f(a) ∧’f(b)
    f(a∨b)=f(a) ∨’f(b)

    则称f为从<L1, ≤>到<L2, ≤>的格同态,称
    <f(L1), ≤>为<L1, ≤>的同态象。
  3. 格同构:设f是从格<L1, ≤>到格<L2, ≤’>的格同态,若f是双射函数,则称f为从<L1, ≤>到<L2, ≤’>的格同构。
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10.特殊的格

  1. 分配格:设<L, ∧, ∨>是由格<L, ≤>所诱导的代数系统,如果对任意的a,b,c∈L,满足:
    a∧(b∨c) = (a∧b)∨(a∧c)
    a∨(b∧c) = (a∨b)∧(a∨c)
    则称<L, ≤>是分配格。
    钻石格,五角格不是分配格
  2. 全上界(全下界):如果格<L, ≤>中存在一个元素a,对于任何元素b∈L,均有b ≤a(a ≤b),则称a为格<L, ≤>的全上界(全下界)。通常将全上界记为“1”,而将全下界记为“0”。
  3. 既有全上界又有全下界的格是有界格
  4. 补元:设<L, ≤>是一个有界格,对于L中一个元素a,如果存在元素b∈L,使得a∧b=0, a∨b=1,则称元素b是a的补元,记为a’=b。同时,a也是b的补元,即b’=a。
  5. 有补格:在一个有界格中,若每个元素至少有一个补元,则称此格为有补格。
  6. 布尔格:若一个格既是有补格又是分配格,则称此格为布尔格

11.布尔代数与布尔表达式

  1. 布尔代数:由布尔格<B, ≤>可以诱导的代数系统<B, ∧, ∨,>
  2. 有限布尔代数:载体含有有限个元素的布尔代数称为有限布尔代数
  3. 布尔代数的性质:交换律,分配律,同一律,互补律
  4. 覆盖:设a,b是一个格中的两个元素,如果b≤a且b≠a,即b<a,并且在此格中再没有别的元素c,使得b<c和c<a,则称元素a覆盖元素b
  5. 原子:设<A,≤>是一个格,且具有全下界0,如果有元素a∈A, a盖住0,则称元素a为原子。
  6. 布尔表达式:
    布尔常元:设<B, ∧, ∨,’>是一个布尔代数,称B中的元素为该布尔代数的布尔常元
    布尔变元:设<B, ∧, ∨,’>是一个布尔代数,称取值于B中元素的变量为该布尔代数的布尔变元。
    ①单个布尔常元和单个布尔变元是布尔表达式。
    ②如果e1和e2是布尔表达式,则e1’,(e1∨e2),(e1∧e2)也是布尔表达式。
    ③只有有限次应用(1)和(2)所构造的符号串是布尔表达式。
  7. 布尔表达式等价:设布尔代数<B, ∧, ∨,’>上两个n元的布尔表达式为E1(x1,x2,…,xn)和E2(x1,x2,…,xn),如果对于n个变元的任意赋值xi=xi〞, xi〞∈B时均有
    E1(x1〞,x2〞,…,xn〞)= E2(x1〞,x2〞,…,xn〞)
    则称这两个布尔表达式是等价的。记作
    E1(x1,x2,…,xn)=E2(x1,x2,…,xn)

整理不易!