Toán học – Những điều kì thú và những mốc son lịch sử (Phần 30)

119. Đẳng cấu là gì?

Cái cũng có khả năng xảy ra là hai nhóm với các loại phần tử và toán tử khá khác nhau nhưng về cơ bản lại giống nhau theo một ý nghĩa trừu tượng nào đó.

Ví dụ, xét nhóm {I, R, R¹} của phép quay của một tam giác đều lần lượt qua 0^o, 120^o, 240^o, và nhóm {1, w, w²} của căn bậc ba của đơn vị đối với phép nhân.

Sau đây là bảng nhân cho hai nhóm:

	I	R	R’		1	w	w²
I	I	R	R’	1	1	w	w²²
R	R	R’	I	w	w	w²	1
R’	R’	I	R	w²	w²	1	w

Bảng thứ nhất cho biết rằng:

Các phần tử thuộc hàng trên cùng, khi nhân với I cho I, R, R’; khi nhân với R cho R, R’, I; khi nhân với R’ cho R’, I, R.

Tương tự cho bảng thứ hai.

Bạn có thể thấy rằng bảng thứ nhất trở nên giống hệt với bảng thứ hai nếu I, R, R’ được thay tương ứng bởi 1, w, w².

Hai nhóm thể hiện một sự tương ứng một-một giữa các phần tử tương ứng, và tích của chúng, được gọi là đẳng cấu với nhau.

Hai nhóm đẳng cấu được nói là giống hệt về mặt trừu tượng.

120. Mục đích là gì nếu hai nhóm khác nhau được biết có cấu trúc giống nhau?

Nếu hai nhóm được biết có cấu trúc giống nhau, thì người ta nghiên cứu nhóm quen thuộc và sau đó áp dụng kết quả cho nhóm kia.

Như vậy, lí thuyết nhóm làm sáng tỏ sự đồng nhất ẩn sau những khác biệt biểu kiến, và mở ra hướng khai thác thông tin mà nếu không có nó thì không thể đạt tới.

121. Lí thuyết nhóm được phân chia thành một vài ngành nhỏ như thế nào?

Các phương pháp và các khái niệm của lí thuyết nhóm tỏ ra cực kì quan trọng không những cho nghiên cứu các quy luật đối xứng mà còn cho việc giải nhiều bài toán khác.

Vì mỗi lĩnh vực ứng dụng có những bài toán riêng đặc thù của nó, cho nên số lượng tăng dần của những lĩnh vực này đòi hỏi người ta sáng tạo ra những ngành mới của lí thuyết nhóm thích hợp cho những chủ đề và những ngữ cảnh khác nhau.

Do đó, lí thuyết nhóm, đó là một thực thể khi xét theo những khái niệm căn bản của nó, phân chia thành một số ngành ít nhiều độc lập nhau.

122. Những ngành phân chia này là gì?

Một số ngành được kể ra như sau:

Lí thuyết nhóm đại cương,

Lí thuyết nhóm hữu hạn,

Lí thuyết nhóm liên tục,

Lí thuyết nhóm rời rạc,

Lí thuyết biểu diễn và đặc trưng của nhóm.

123. VÀNH là gì?

Một vành là một hệ với hai toán tử.

Một tập hợp R của các phần tử trên đó hai toán tử + và . (gọi là phép cộng và phép nhân) được định nghĩa, được gọi là một vành nếu:

(i) Phép cộng thỏa mãn tính đóng, tính kết hợp và tính giao hoán.

(ii) R chứa số đối cho mỗi phần tử và đồng thời chứa phần tử đồng nhất zero.

(iii) Phép nhân thỏa mãn tính đóng và tính kết hợp, và được phân phối đối với phép cộng, tức là a.(b + c) = a.b + a.c, và (b + c).a = b.a + c.a đối với mọi a, b, c thuộc R.

Tóm lại, một vành

(1) Tạo thành một nhóm giao hoán đối với phép cộng, và

(2) Toán tử gọi là phép nhân phải thỏa mãn tính đóng, tính phân phối và kết hợp.

124. Nêu một ví dụ quen thuộc của vành?

Dưới phép cộng và phép nhân các số nguyên, thì tập hợp các số nguyên là một vành.

125. Vành giao hoán là gì?

Nếu toán tử gọi là phép nhân còn có tính giao hoán, tức là a.b = b.a đúng cho mọi phần tử, thì vành đó được gọi là vành giao hoán.

126. Nhưng phép nhân chẳng phải luôn giao hoán đó sao?

Không. Không phải luôn luôn.

Kiến thức phổ thông là 4 × 5 = 5 × 4, tức là a × b = b × a.

Nhưng tính chất này chỉ đúng với các hệ quen thuộc như tập hợp số nguyên, phân số, số hữu tỉ, vân vân.

Có những hệ trong đó tính chất này không đúng.