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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(565)

  x+5=3

  如果允许x为负数的话,此方程可解;若限定x不能是负数,则此方程 式就不能解了。同样,假如x表示饼数,方程式

  2x+3=10

  1

  是可解的。但倘若x表示人数、这个方程式就不能解了,因为 x =3    (人)

  2 没有意义。

  再如,一个代数式可以分解因数或不可以分解因数要看是在什么数域对 它进行分解。如

  2

  x+1

  在实数域中是不可分解的,可是在复数域却是可分的,因为

  2

  x+1=(x+i)(x-i),

  其中i=

  例如:

  在 (a)中,主元素是0,因为0与任何整数相加的结果还是那个整数。

  在 (b)中,主元素是1,因为任意一个有理数乘以1后的积还是自身。

  在 (c)中,主元素是那个将x代作x,x代作x,x代作x的置换,

  1    1 2    2 3    3 因为任何置换和自身结合的结果是不变的。

  在(d)中,主元素是那个360°的旋转,因为系统中的任意一个旋转和 此旋转结合的结果仍为自身。

  (3)每个元素必须有一个逆元素,即一个元素和其逆元素用系统中的运 算结合的结果是主元素。

  例如:

  在 (a)中,3的逆元素是-3,因为3加-3的和是0。

  在 (b)中,a/b的逆元素是b/a,因为a/b和b/a相乘的积是1。

  在(C)中,将x代作x,x代作x,x代作x的置换的逆元素是将x

  1    2 2    3 3    1            2 代作x,x代作x,x代作x的置换。因为这两个置换结合的结果是那个将

  1 3     2 1    3 x代作x,x代作x,x代作x的置换。

  2    2 3    3 1    1

  在 (d)中,60°的旋转(按顺时针方向)的逆元素是一个-60°的旋转

  (按逆时针方向)。因为这两个旋转结合的结果是主元素——360°的旋转。

  (4)结合律必须成立。

  例如,设a,b,c是任意三个元素,又设运算用记号O表示,则结合律 指

  (aOb)Oc=aO(bOc)

  应用到系统 (a)中,为

  (3+4)+ 5=3+(4+ 5)

  所以结合律在 (a)中能成立。

  对于一个系统,它是否成群,不但要看它的元素,还要看它的运算才能 决定。

  3.群的重要性质

  伽罗瓦用来解方程式的置换群具有十分有趣的性质。

  在表示置换时,为了方便起见而采取一种简单的记法,即在记x,x,

  1 2 x时可将x省去,只用1,2,3来表示。例如一个将x代作x,x代作x,

  3                           1    2 2    3 x代作x的置换,可以简单的记作( 1 2 3)

  3    1

  这个记号的意思是说:

  1变作2,2变作3,3变作1。

  换句话说,就是

  x变作x,x变作x,x变作x。

  1   2 2    3 3    1

  同样,(1 3 2)则表示一个将x变作x,x变作x,x变作x的置换。

  1    3 3    2 2    1

  (1 3)(2)或(1 3)

  表示一个将x代作x,x代作x,x代作x的置换。

  1    3 3    1 2    2

  有时一个群的部分元素自己形成一群,这种群称为“约群”。例如,前 面(a)例中,一切整数对于加法而言,为一群。若单拿一切偶数来看,对于 加法,他们也成一群;因为群的四个性质它都适合:

  (1)两个偶数的和还是偶数。

  (2)0是主元素。

  (3)一个正偶数有相应的负偶数作逆元素,而一个负偶数的逆元素是正 偶数。

  (4)结合律成立。

  所以,偶数群是整数群的约群。

  伽罗瓦证明了约群的元素个数是原来的群的元素个数的约数。

  在约群中,最重要的是“不变约群”,即一个约群中的任何元素应用原 来的群中任何元素的变形,[例如设有一个元素 (1 2),用另一个元素(1 2 3)去右乘它,再用(1 2 3)的逆元素(1 3 2)去左乘它,所得的结果是

  (1 3 2)(1 2)(1 2 3)=(2 3),

  这个结果 (2 )就称为3  (1 )应用2 (1 2 3)的变形。]若仍是约群 中的元素,这个约群就称为原来那个群的不变约群。

  一个群可以看作是它自己的约群,但不是真约群,一个真约群必须比原 来的群小。但如果H是G的不变约群,假如G中没有包含H而较H大的不变 真约群存在时,H就称为G的一个极大不变真约群。

  假设G是一个群,H是G的一个极大不变真约群,K是H的一个极大不变 真的约群,……若将G的元素用H的元素个数去除,H的元素用K的元素个 数去除,……所得诸数,称为群G的“组合因数”。若这些组合因数都是质 数,则G是一个“可解数”。

  在有些群中,群中的一切元素都是某一个元素 (主元素例外)的乘幂。 如在群

  1,(1 2),(31 3) 2

  2

  中,(1 2 3)=(1 2)(13 2) 3

  =(1 3) 2


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