同态和同构

同态与同构

定义(同态):

  • $$(X, \cdot)$$ 与 $$(Y, *)$$ 是两个群,如果存在映射 $$x \rightarrow y$$,使得 $$\forall x_1, x_2 \in X$$,都有 $$f(x_1 \cdot x_2) = f(x_1) * f(x_2) $$,
  • 则称 f 是从 $$(X, \cdot)$$ 到 $$(Y, *)$$ 的同态映射或称群 $$(X, \cdot)$$ 与群 $$(Y, *)$$ 同态,记作 $$(X, \cdot) \sim (Y, *)$$ 或 $$X \sim Y$$
  • 一个群到自身的同态叫做自同态;

定义(同构):

  • 若同态映射 f 是单射,则称此同态为单同态;
  • 若同态映射 f 是满射,则称此同态为满同态;
  • 若同态映射 f 是双射,则称此同态为同构,记作 $$(X, \cdot) \cong (Y, *)$$,或者 $$X \cong Y$$;
  • 一个群到自身的同构叫做自同构

定义(核与像):

  • 若两个集合满足 $$(S, \cdot) \sim (G, \odot)$$,e 和 e’ 分别为它们的单位元,同态映射 $$f: S \mapsto G$$
    1. 令集合 $$ker\ f = {a | a \in S \and f(a) = e’}$$ 称为同态 f 的核;
    2. 令集合 $$im\ f = f(S) = {f(a) | a \in S}$$ 称为同态 f 的像。

正规子群与商群

定义(自然同态):

  • $$(N, \cdot) \vartriangleleft (S, \cdot)$$,定义映射 $$f: S \rightarrow S/N, f(a) = aN$$,
  • 则 f 是群 $$(S, \cdot)$$ 到其商群 $$(S/N, \odot)$$ 的一个同态映射,由 f 建立的从群 $$(S, \cdot)$$ 到群 $$(S/N, \odot)$$ 的同态叫做自然同态。

定理(同态基本定理):

  • 设 $$f: S \rightarrow G$$ 是群 $$(S, \cdot)$$ 到群 $$(G, \times)$$ 的同态映射,则存在 $$S / ker f$$ 到 $$im f$$ 的映射 $$h: S/ ker f \rightarrow im f$$,使得 $$(S / ker f, \odot) \cong (im f, \times)$$