Beschreibung
Eine Gruppe ist eine Menge von Operationen, die spezielle Eigenschaften haben.
- In einer Gruppe ist die Verkettung von zwei Operationen wieder in der Menge enthalten.
- Die Umkehroperation einer Gruppe ist wieder in einer Menge enthalten
Definition
Definition (Zenk)
Die Definition stammt aus meinem GedÀchtnis und muss nicht komplett korrekt sein. Eine Gruppe ist eine Menge und eine Operation und wird geschrieben als , wenn
- die Gruppe hat ein neutrales Element
- fĂŒr jedes Element existiert ein Inverses , sodass
- fĂŒr zwei Elemente ist auch
- Die Operation ist assoziativ
Definition (Arnold)
Es sei eine Transformationsgruppe auf einer Menge X (d.h. eine Menge von Transformationen) Ignoriere die Menge einfach und nenne eine Gruppe.
Die Definition ist zu der oberen Àquivalent, Arnold benutzt aber die Tupelschreibweise nicht.
Definition Generator (Carter)
Carter benutze beim Erstellen von Gruppen den Begriff des Generators.
Ein Generator ist eine Menge von Aktionen, deren HintereinanderausfĂŒhrung Aktionen aus dem gleichen Pool ergeben
Dabei muss:
- jedes Aktion eine Umkehraktion haben
- jede Aktion immer anwendbar sein
- jede Aktion hat ein determiniertes Ergebnis
Obacht: Diese Definition erlaubt das Erstellen von Cayley-Diagramme welche aber keine Gruppen nach den anderen Definitionen sind. Carter sagte, dass diese Definition daher unvollstĂ€ndig ist. In spĂ€teren Kapiteln erklĂ€rt er, dass ein Cayley-Diagram zusĂ€tzlich regulĂ€r sein muss, das heiĂt, sich an jedem Knoten gleich verhalten muss. (Jede Folge von Aktionen generiert ein Diagramm, welches bis auf Name genau gleich aussieht)
Gruppenhomomorphismus
Siehe Gruppenhomomorphismus
Eigenschaften
Eigenschaften bei Inversen
- Jedes Element besitzt höchstens ein Inverses und wird mit bezeichnet
- Seien invertierbare Elemente. Dann sind auch invertierbar und es gilt und
- Seien invertierbare Elemente. Dann sind auch invertierbar und es gilt und (Beweis durch Induktion der vorherigen Regel)
- Das Neutralelement von ist invertierbar und es gilt [^2]
Eigenschaften bei Potenzen
Sei ein Gruppenhomomorphismus und Dann gilt: fĂŒr alle
Den Beweis erhÀlt man durhc Fallunterscheidung und Induktion der oberen Eigenschaften.
Endomorphismen zu Automorphismen
Sei eine Gruppe ein invertierbarer Endomorphismus. Dann ist ein Automorphismus[^3]
Man nennt die resultierende Gruppe dann die Automorphismengruppe.
Beispiele
Transformationsgruppe
Die Transformationsgruppe ist eine Gruppe von Transformationen
Ganze Zahlen
Sei die Transformationsgruppe auf der Menge , die die ganzen Zahlen hin und her bewegt. Dann kann jede Transformation durch die Operation mit dargestellt werden.
Die Menge aller bezeichnen wir als die Gruppe Ich denke, man schreibt , weil nur zu sehr wie eine Zahl aussieht, aber nur nicht alle Transformationen reprÀsentiert.
Permutationsgruppe
Die Menge der Permutationen versehen mit der VerknĂŒpfung ist eine Gruppe und wird Permutationsgruppe von X gennannt.
Siehe Symmetrische Gruppe