Ομομορφισμός Ομάδας

Στα μαθηματικά, με δεδομένες δύο ομάδες, (G,∗) και (H, ·), ένας ομομορφισμός ομάδας από την  (G,∗) στην (H, ·)  είναι μια συνάρτηση h : G → H τέτοια ώστε για όλες τις  u και v στην  G να ισχύει ότι

όπου η πράξη της ομάδας στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης είναι αυτή της G και στη δεξιά πλευρά αυτή της H.

Από αυτή την ιδιότητα, μπορεί κανείς να συμπεράνει ότι το h απεικονίζει το στοιχείο ταυτότητας eG του Gστο στοιχείο ταυτότητας eH του H,

και επίσης απεικονίζει αντιστρόφους σε αντιστρόφους με την έννοια ότι

Ως εκ τούτου, μπορούμε να πούμε ότι το h "είναι συμβατό με τη δομή της ομάδας".

Σε τομείς των μαθηματικών όπου εξετάζονται ομάδες που διαθέτουν πρόσθετη δομή, ένας ομομορφισμός σημαίνει μερικές φορές μια απεικόνιση που σέβεται όχι μόνο τη δομή της ομάδας (όπως παραπάνω) αλλά και την πρόσθετη δομή. Παραδείγματος χάριν, ένας ομομορφισμός τοπολογικών ομάδων συχνά απαιτείται να είναι συνεχής.

 Ιδιότητες 

Έστω  το στοιχείο ταυτότητας της ομάδας (H, ·) και , τότε

Τώρα πολλαπλασιάζοντας για το αντίστροφο του  (ή εφαρμόζοντας τον κανόνα ακύρωσης) έχουμε

Ομοίως,

Επομένως, για τη μοναδικότητα της αντιστροφής: .

 Είδη 

Μονομορφισμός
 Ένας ομομορφισμός ομάδας που είναι ερριπτικός (ή, ένα προς ένα), δηλαδή, διατηρεί τη διακριτότητα.
Επιμορφισμός
 Ένας ομομορφισμός ομάδας που είναι επιρριπτικός (ή, επί), δηλαδή, φτάνει σε κάθε σημείο της συν-περιοχής.
Ισομορφισμός
  Ένας ομομορφισμός ομάδας που είναι διμερής, δηλαδή, ερριπτικός και επιρριπτικός. Το αντίστροφό του είναι επίσης ομομορφισμός ομάδας. Σε αυτή την περίπτωση, οι ομάδες G και H ονομάζονται ισομορφικές- διαφέρουν μόνο στον συμβολισμό των στοιχείων τους (εκτός από το στοιχείο ταυτότητας) και είναι πανομοιότυπες για όλους τους πρακτικούς σκοπούς. Δηλαδή, επανασημασιοδοτούμε όλα τα στοιχεία εκτός από την ταυτότητα.
Ενδομορφισμός
 Ένας ομομορφισμός ομάδων, h: G → G;  ο τομέας και ο κωδικός τομέας είναι οι ίδιοι. Ονομάζεται επίσης ενδομορφισμός της G.
Αυτομορφισμός
 Ένας ενδομορφισμός ομάδας που είναι διμερής και συνεπώς ισομορφισμός. Το σύνολο όλων των αυτομορφισμών μιας ομάδας G, με σύνθεση συνάρτησης ως πράξη , αποτελεί μια ομάδα, την ομάδα αυτομορφισμών της G. Συμβολίζεται με (G). Παραδείγματος χάριν, η ομάδα αυτομορφισμού της (Z, +) περιέχει μόνο δύο στοιχεία, τον μετασχηματισμό ταυτότητας και τον πολλαπλασιασμό με το −1; είναι ισομορφική με την (Z/2Z, +).

 Εικόνα και πυρήνας 

Ορίζουμε ως πυρήνα του h το σύνολο των στοιχείων του G που απεικονίζονται στην ταυτότητα του H.


και η εικόνα του h να είναι


Ο πυρήνας και η εικόνα ενός ομομορφισμού μπορούν να ερμηνευθούν ως μέτρο του πόσο κοντά είναι στο να είναι ισομορφισμός. Το πρώτο θεώρημα ισομορφισμού δηλώνει ότι η εικόνα ενός ομομορφισμού ομάδας h(G) είναι ισομορφική με το πηλίκο ομάδας G/ker h.

Ο πυρήνας της h είναι μια κανονική υποομάδα της G. Ας υποθέσουμε ότι  και δείξτε  για αυθαίρετα :

Η εικόνα της h είναι μια υποομάδα της H.

Ο ομομορφισμός, h, είναι ένας μονομορφισμός ομάδας, δηλαδή, ο h είναι ερριπτικός (ένα προς ένα) εάν και μόνο εάν }.Η έρριψη δίνει άμεσα ότι υπάρχει ένα μοναδικό στοιχείο στον πυρήνα και, αντίστροφα, ένα μοναδικό στοιχείο στον πυρήνα δίνει έρριψη:

 Παραδείγματα 
 Ας θεωρήσουμε την κυκλική ομάδα Z = (Z/3Z, +) = ({0, 1, 2}, +) και την ομάδα των ακεραίων (Z, +).  
Η απεικόνιση  h : Z → Z/3Z με h(u) = u mod 3  είναι ομομορφισμός ομάδας. Είναι επιρριπτικός και ο πυρήνας του αποτελείται από όλους τους ακέραιους αριθμούς που διαιρούνται με το 3.

 Η εκθετική απεικόνιση δίνει έναν ομομορφισμό ομάδας από την ομάδα των πραγματικών αριθμών R με πρόσθεση στην ομάδα των μη μηδενικών πραγματικών αριθμών  R* με πολλαπλασιασμό. Ο πυρήνας είναι {0} και η εικόνα αποτελείται από τους θετικούς πραγματικούς αριθμούς.
 Η εκθετική απεικόνιση δίνει επίσης έναν ομομορφισμό ομάδας από την ομάδα των μιγαδικών αριθμών C με πρόσθεση στην ομάδα των μη μηδενικών μιγαδικών αριθμών  C* με πολλαπλασιασμό. Αυτή η απεικόνιση είναι επιφανειακή και έχει πυρήνα {2πki : k ∈ Z}, όπως φαίνεται από τον τύπο του Όιλερ. Τα σώματα όπως το R και το C που έχουν ομομορφισμούς από την προσθετική τους ομάδα στην πολλαπλασιαστική τους ομάδα ονομάζονται έτσι εκθετικά σώματα.
 Η συνάρτηση  , που ορίζεται από τη σχέση  είναι ομομορφισμός.
 Ας θεωρήσουμε τις δύο ομάδες  και , που παριστάνονται αντίστοιχα από τις  και , όπου είναι οι θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Τότε, η συνάρτηση  που ορίζεται από τη συνάρτηση του λογαρίθμου είναι ένας ομομορφισμός.

 Κατηγορία ομάδων 

Αν  και  είναι ομομορφισμοί ομάδων, τότε το ίδιο ισχύει και για . Αυτό δείχνει ότι η κλάση όλων των ομάδων, μαζί με τους ομομορφισμούς ομάδων ως μορφισμούς, σχηματίζει μια κατηγορία (συγκεκριμένα την κατηγορία των ομάδων).

 Ομομορφισμοί αβελιανών ομάδων 

Εάν οι G και H είναι αβελιανές (δηλ, αντιμεταθετικές) ομάδες, τότε το σύνολο  όλων των ομομορφισμών ομάδων από την G στην H είναι η ίδια μια αβελιανή ομάδα: το άθροισμα   δύο ομομορφισμών ορίζεται από τη σχέση
(h + k)(u) = h(u) + k(u)    για όλα τα u στο G.
Η αντιμεταθετικότητα του H ίναι απαραίτητη για να αποδείξουμε ότι  είναι και πάλι ένας ομομορφισμός ομάδας.

Η πρόσθεση ομομορφισμών είναι συμβατή με τη σύνθεση ομομορφισμών με την ακόλουθη έννοια: αν f είναι στο , h, k είναι στοιχεία του , καιg είναι στο  , τότε
    and    .
Εφόσον η σύνθεση είναι συσχετιστική, αυτό δείχνει ότι το σύνολο End(G) όλων των ενδομορφισμών μιας αβελιανής ομάδας σχηματίζει έναν δακτύλιο, τον δακτύλιο ενδομορφισμών της G. Παραδείγματος χάριν, ο δακτύλιος ενδομορφισμών της αβελιανής ομάδας που αποτελείται από το άμεσο άθροισμα m αντιγράφων της  Z/nZ είναι ισομορφικός με τον δακτύλιο των m-προς-m πινάκων με καταχωρήσεις στην Z/nZ.  Η παραπάνω συμβατότητα δείχνει επίσης ότι η κατηγορία όλων των αβελιανών ομάδων με ομομορφισμούς ομάδων αποτελεί μια προ-προσθετική κατηγορία- η ύπαρξη άμεσων αθροισμάτων και καλά συμπεριφερόμενων πυρήνων καθιστά την κατηγορία αυτή το πρωτότυπο παράδειγμα αβελιανής κατηγορίας.

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
English - Greek Dictionary of Pure and Applied Mathematics Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
Αγγλοελληνικό Λεξικό Μαθηματικής Ορολογίας - Πανεπιστήμιο Κύπρου
ΑΓΓΛΟΕΛΛΗΝΙΚΟ. ΛΕΞΙΚΟ. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ. ΟΡΩΝ Αριάδνη Καλογερόπουλου. Μίλτος Γκίκας — Δ. Καραπαννακης — Μ. Λάμπρου. 
 Ευκλείδεια Γεωμετρία - Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο
 Θεωρία ομάδων και Λι αλγεβρών -Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών
 Θεωρία Αριθμών και Εφαρμογές
 Υπολογιστική Θεωρία Αριθμών
 Καμπυλότητες και γεωμετρία του Riemann σε διαφορίσιμες πολλαπλότητες Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών
 Μέθοδοι μηχανικής μάθησης βασισμένες σε έλεγχο μονοτροπικότητας Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών
  Παράμετροι και Στατιστικά. Διωνυμική και Κανονική Κατανομή
 Wolfram Mathematica Online Integrator
  A Table of Integrals of the Error Functions

 Δείτε επίσης 

 Απαγορευτική αρχή του Πάουλι
 Μορφοκλασματική διάσταση
 Ομοπαραλληλική γεωμετρία
 Αλγεβρική θεωρία αριθμών
 Άρθουρ Στάνλεϋ Έντινγκτον
 Μοναδιαία βηματική συνάρτηση
 Σουμπραμανιάν Τσαντρασεκάρ
 Ευκλείδειος χώρος
 Αρχιμήδεια ιδιότητα
 Βαθμός (γραμμική άλγεβρα)
 Εφαρμοσμένα μαθηματικά
 Υπολογιστική ρευστοδυναμική
 Επιμορφισμός
 Σύνθεση συνάρτησης
 Καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων
 Θεμελιώδες θεώρημα αριθμητικής
 Αλγεβρική γεωμετρία
 Ένα προς ένα
 Συνήθης διαφορική εξίσωση
 Γραμμική απεικόνιση
 Αβελιανή ομάδα

 Βιβλιογραφία











Παραπομπές






 Max Koecher & Reinhold Remmert (1990) "Composition Algebras. Hurwitz's Theorem — Vector-Product Algebras", chapter 10 of Numbers by Heinz-Dieter Ebbinghau et al., Springer, 

 (English translation of a Russian original)








 Πηγές 






 Wendelin Degen, Lothar Profke: Grundlagen der affinen und euklidischen Geometrie. Teubner, Stuttgart 1976, ISBN 3-519-02751-8.
 Hans Freudenthal: Mathematik als pädagogische Aufgabe. Band 1. Klett, Stuttgart 1973, ISBN 3-12-983220-3.
 Thomas W. Hungerford: Algebra (= Graduate Texts in Mathematics. Bd. 73). 5th printing. Springer, New York NY u. a. 1989, ISBN 0-387-90518-9.

Κατηγορία:Μορφισμοί
Κατηγορία:Θεωρία σωμάτων
Κατηγορία:Θεωρία ομάδων
Κατηγορία:Αλγεβρική θεωρία αριθμών
Κατηγορία:Θεωρία δακτυλίων
Κατηγορία:Αφηρημένη άλγεβρα
Κατηγορία:Περιοχές των μαθηματικών