Teoría de grupos

En álxebra astracta, la teoría de grupos estudia les estructures alxebraiques conocíes como grupos. Los sos oxetivos son, ente otros, la clasificación de los grupos, les sos propiedaes y les sos aplicaciones tanto dientro como fora de les matemátiques.

Los grupos sirven como pilastra a otres estructures alxebraiques más ellaboraes como los aniellos, los cuerpos o los espacios vectoriales. La teoría de grupos tien munches aplicaciones nel campu de la física y la química, y ye potencialmente aplicable en situaciones caracterizaes pola simetría. Amás aplíquense n'astrofísica: quarks, solución de acertijos: cubu de Rubik, nos códigos binarios y en criptografía.

L'orde d'un grupu ye'l so cardinalidad; sobre la base d'él, los grupos pueden clasificase en grupos d'orde finito o d'orde infinitu. La clasificación de los grupos simples d'orde finito ye unu de los mayores llogros matemáticos del sieglu XX.

 Historia 
Los raigaños históricos de la teoría de grupos son la teoría de les ecuaciones alxebraiques, la teoría de númberos y la xeometría. Euler, Gauss, Lagrange, Abel y Galois fueron el creadores que ponen los cimientos d'esta caña de la álxebra astracta. Galois ye reconocíu como'l primer matemáticu que rellacionó esta teoría cola teoría de cuerpos, de lo que surdió la teoría de Galois. Amás, usó la denominación de grupu o " inventó'l términu [...]" según Y.T.Bell. Otros importantes matemáticos que contribúin son Cayley, Emil Artin, Emmy Noether, Peter Ludwig Mejdell Sylow, A.G. Kurosch, Iwasawa ente munchos otros. Foi Walter Dick quien en 1882, dio la moderna definición de grupu y foi "el primeru en definir el grupu llibre niciáu por un númberu finito de xeneradores", según Nicolás Bourbaki. A fines del sieglu XIX, Frobenius definió grupu astractu con un sistema d'axomes.

 Definición 
Un grupu  ye un conxuntu  nel que se definió una operación binaria interna , que satisfai los siguientes axomes:
 Asociatividad: 
 Elementu neutru: 
 Elementu simétricu: 

Poro, un grupu ta formáu por un conxuntu d'elementos astractos o símbolos, y por una llei de composición interna (operación binaria) que los rellaciona. Dicha llei de composición interna indica cómo tienen de ser manipoliaos los elementos del grupu.

Dizse qu'un grupu ye abelianu o conmutativu cuando verifica amás la propiedá conmutativa:

 Definición alternativa 
Un grupu ye un sistema alxebraicu que nun ye sinón un conxuntu non vacíu provistu d'una operación binaria asociativa, onde les ecuaciones ax=b y yá=b tienen solución dientro de dichu conxuntu; esto ye, tamién cumple la clausuratividad, ente otres propiedaes.

 Notación 
Falar de notación aditiva cuando se representa la llei de composición interna como "", y l'elementu neutru como "0". Per otru llau, la notación multiplicativa ye aquella na que la llei de composición interna represéntase como "", o "", y l'elementu neutru como "1".

 Exemplos 
 , el conxuntu de númberos enteros cola suma avezada, ye un grupu abelianu; onde l'elementu neutru ye'l 0, y el simétricu de x, ye -x.
 , el conxuntu de los númberos reales cola suma avezada, ye un grupu abelianu; onde l'elementu neutru ye'l 0, y el simétricu de x, ye -x.
 , el conxuntu de los númberos enteros (escluyendo al 0) cola multiplicación, nun ye un grupu; yá que l'elementu simétricu de x ye 1/x, y dichu 1/x pertenez al conxuntu de racionales, non al de los enteros. Notar que al nun tener el cero elementu simétricu multiplicativu, tien d'escluyir.
 El conxuntu de toles biyecciones d'un conxuntu X - simbolizáu por S(X) - xunto cola composición de funciones, ye un grupu non abelianu (si la cardinalidad de X ye mayor que dos) y llámase grupu simétricu de X.
 El conxuntu de matrices rectangulares de dimensiones  cola suma, ye un grupu abelianu.
 El conxuntu de matrices cuadraes con determinante distintu de cero cola multiplicación (Grupu xeneral llinial), nun ye abelianu.
 Les clases de homotopía de trayectories continues  nun espaciu topolóxicu X formen un grupu non necesariamente abelianu. Ésta construcción ye'l grupu fundamental de X.
 El grupu fundamental d'un círculo (circle, cercle, Kreis) ye'l grupu cíclicu infinitu; . 
 El de la esfera  ye trivial = 0.
 D'un toru ye  
 D'un toru ensin un discu ye'l grupu llibre d'orde dos, . D'un toru ensin dos discos dixuntos; .
 Del planu proyectivo ye 
 El de la botella de Klein tien la presentación;  y que correspuende al productu semidirecto de  con .

 Operaciones 
Ente dos grupos G, H puede haber morfismos, i.e. funciones que son compatibles coles operaciones en cada unu d'ellos. Si  ye un homomorfismo entós obedez

onde fiximos la convención d'escribir  pa indicar la operación de a con b en G, y  la operación de  con  en H.

El conxuntu  ye un subgrupu en H cuando S ye un subgrupu en G.

Si tresformamos un conmutador del grupu:  llógrase:
.

 Categoría de grupos 
Dende'l puntu de vista de la teoría de categoríes, la teoría de grupos podría catalogase como una categoría llamada categoría de grupos, por cuenta de qu'en ella estúdiase a los grupos y los sos morfismos. La categoría de grupos ye bien grande, pero puede armase una rellación d'equivalencia nesta categoría por que se factorice: la rellación ente grupos de ser isomorfos amenorga cuestiones estructurales de la categoría de grupos a la categoría de grupos-módulu-los-isomorfos. Nesti amenorgamientu la operación d'unión dixunta convertir nuna categoría monoidal.

 Teoría xeométrica de los grupos 
Los más actuales temes d'investigación na teoría de grupos tienen que ver coles modernes téuniques de la topoloxía. Una manera estándar de construyir nuevos grupos a partir de los conocíos son los 
 productos llibres, * 
productos llibres amalgamados y les 
 HNN-estensiones. 
La gran variedá de téuniques topolóxiques pueden ser aplicaes desque se sabe que ye posible construyir siempres un espaciu topolóxicu (de fechu un CW-complexu dos-dimensional) de tal manera que'l grupu fundamental d'esti espaciu ye'l grupu dau. 

 Ver tamién 
 Grupu
 Representación de grupu
 Subgrupu
 Álxebra astracta
 Teoría xeométrica de grupos

 Referencies 

 Referencia global en Encyclopaedia of Mathematics

 Bibliografía 



 Enllaces esternos