Rühm (matemaatika)
Rühmaks (füüsikud on kasutanud ka terminit "grupp") nimetatakse matemaatikas hulka koos sellel defineeritud assotsiatiivse binaarse tehtega, mis rahuldab teatud pööratavuse tingimusi, mida on selgitatud allpool. Rühmad on teatud tüüpi poolrühmad.
Rühmi uurib rühmateooria.
Sisukord |
[redigeeri] Üldarusaadav selgitus
Rühma mõistet kasutatakse matemaatikas muuhulgas selleks, et üldistada arvutamist elementaarmatemaatikast tuntud arvudega, näiteks arvude liitmist (ja lahutamist) ning nullist erinevate arvude korrutamist (ja jagamist). Nagu abstraktses algebras üldse, abstraheerutakse seejuures nende arvude loomusest, millega tehteid tehakse. Nagu algebras ikka, tähistatakse neid objekte sümbolitega (tähtedega).
See alajaotus on pooleli
[redigeeri] Rühma definitsioon
Rühm (G, * ) on mittetühi hulk G koos binaarse tehtega * : G × G → G, mis rahuldab allpool esitatud aksioome. "a * b" on tulemus, mis saadakse tehte * rakendamisel hulga G elementide järjestatud paarile (a, b). Rühma aksioomid on järgmised:
- Assotsiatiivsus: hulga G mis tahes elementide a, b ja c korral (a * b) * c = a * (b * c).
- Ühikelement ehk neutraalne element: Hulgas G leidub niisugune element e (ühikelement ehk neutraalne element), et hulga G mis tahes elemendi a korral e * a = a * e = a.
- Pöördelement: Hulga G mis tahes elemendi a korral leidub hulgas G niisugune element b, et a * b = b * a = e, kus e on eelmises aksioomis postuleeritud ühikelement.
[redigeeri] Märkused
[redigeeri] Tehte suletus
Mõnikord lisatakse niisugune aksioom:
- Hulga G kõikide elementide a ja b korral kuulub a * b hulka G.
Ülaltoodud definitsioonile seda aksioomi lisada pole tarvis, sest see tuleneb binaarse algebralise tehte definitsioonist.
Kui aga on tarvis kindlaks teha, kas etteantud tehe * on rühmatehe, tuleb igatahes kontrollida, kas * rahuldab seda aksioomi (tingimust); kui mitte, siis pole tegemist binaarse algebralise tehtega.
[redigeeri] Aksioomide komplekti liiasus
Ka ülaltoodud aksioomide komplekt sisaldab teatud määral liiasust.
[redigeeri] Rühm ei pea olema kommutatiivne
Rühma tehe ei pea olema kommutatiivne: rühmas võivad leiduda sellised elemendid a ja b, et a * b ≠ b * a. Kui rühma G mis tahes elementide a ja b korral a * b = b * a, siis rühma g nimetatakse Abeli rühmaks (norra matemaatiku Niels Henrik Abeli järgi) ehk kommutatiivseks rühmaks. Rühmi, millel seda omadust ei ole, nimetatakse mitte-Abeli ehk mittekommutatiivseteks rühmadeks.
[redigeeri] Vabadused rühmale osutamisel
Sageli tähistatakse rühma (G, * ) lihtsalt "G", jättes tehte * mainimata. Seda saab teha ainult juhul, kui tehe on iseenesestmõistetav või kokku lepitud. Tegelikult saab hulgal, millel on üle ühe elemendi, defineerida mitu erinevat rühma tehet.
[redigeeri] Multiplikatiivne ja aditiivne tähistusviis
[redigeeri] Multiplikatiivne tähistusviis
Hoolimata tehte tegelikust loomusest kasutatakse suvalistest rühmadest rääkides analoogia põhjal korrutamisega tavaliselt multiplikatiivset tähistusviisi ning rühma tehet nimetatakse korrutamiseks.
Multiplikatiivne tähistusviis tähendab järgmisi kokkuleppeid:
- Tehte tulemust tähistatakse a * b asemel "a · b" või "ab" ning seda nimetatakse a ja b korrutiseks.
- Elementi e nimetatakse ühikelemendiks ja tähistatakse "1".
- Elemendi a pöördelementi tähistatakse "a−1" ning nimetataksegi elemendi a pöördelemendiks.
[redigeeri] Aditiivne tähistusviis
Mõnikord peetakse rühma tehet analoogiliseks liitmisega ning kasutatakse aditiivset tähistusviisi, mis hõlmab järgmised kokkulepped:
- Tehte tulemust a * b märgitakse kujul "a + b" ning nimetatakse a ja b summaks.
- Ühikelementi (neutraalset elementi) tähistatakse "0" ja nimetatakse nullelemendiks.
- Elemendi a pöördelementi tähistatakse "−a" ning nimetatakse elemendi a vastandelemendiks.
[redigeeri] Tähistusviisi valik
Aditiivset tähistusviisi kasutatakse tavaliselt üksnes Abeli rühmade puhul. Teiselt poolt, Abeli rühmde puhul võidakse kasutada ka multiplikatiivset tähistusviisi.
Võimalik on kasutada ka neutraalset tähistusviisi, näiteks sellist nagu rühma definitsioonis käesolevas artiklis. Sel juhul on tehtemärk (näiteks) "*", ülejäänud tähistused (näiteks) samasugused nagu multiplikatiivse tähistusviisi korral. Tähistusviisi neutraalsuse rõhutamiseks võib ühikelementi nimetada neutraalseks elemendiks.
[redigeeri] Rühma järk
Rühma G järguks (tähis: |G| või o(G)) nimetatakse hulga G võimsust. Kui G on lõplik hulk, siis rühma G järk on hulga G elementide arv.
Kui G on lõplik hulk, siis rühma G nimetatakse lõplikuks rühmaks.
