代数结构与图论

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图的基本概念

代数系统

  • 单位元和零元如果存在,则是唯一的
  • 当代数系统的元素大于1时,单位元与零元不相等
  • 对于可结合的二元运算,可逆元素的逆元唯一
  • 同类型的代数系统:运算个数相同,对应运算的元数相同,代数常数的个数相同 同种代数系统:在同类型代数系统基础上,运算的性质相同
  • 子代数证明:元素是S 子集,且满足运算封闭
  • 任何的代数系统都有子代数,子代数与本身是同种的代数系统
  • 平凡子代数:最小子代数(代数常数)与最大子代数(自己)
  • 积代数的形式:<a1,b1> ·<a2,b2> = <a1oa2,b1*b2>
  • 代数系统的同态与同构:f:V1-->V2 ,有f(xoy) = f(x)*f(y) ,则称是从v1 到v2 的同态映射(同态),当 f 是单射时(单同态),满射(满同态),双射(同构)

群与环

  • 半群:代数系统<S,o> ,o 可结合(可结合)
  • 独异点:在半群的基础上,存在单位元(可结合,单位元)
  • 群:在独异点的基础上,每个元素有逆元(可结合,单位元,逆元)
  • 偶阶群(群中的元素的个数为偶数)一定含有二阶元:单位元的阶为1,大于2 的阶的元素由于本身加上逆元,个数的和为偶数,对于由于二阶元的逆元为自己,在群众也是占据一个位置,刚好补上单位元的1
    群其实是可以直接写出来
  • 注意元素的幂运算:0次幂为单位元,正数幂直接算,负数幂就用逆元的正数幂
  • 元素的阶:使得a^k = e 的最小的k ,一个元素的阶与逆元的阶相等
  • 对于群的运算只用留意:(a b)^-1 = b^-1 a^-1
  • 群是满足消去律的:消去律的前提就是满足结合律,以及排除零元,而群自身就满足结合律,以及没有零元
  • 如何证明子群:在H 非空的前提下
    (1)满足封闭性,满足逆元
    (2)将封闭性与逆元结合:ab^-1 属于H
    (3)H 为非空的有限子集,只用证明封闭即可
  • 子群的交仍然是子群,子群的并不一定是子群
  • 元素a 的生成子群:< a >
  • 陪集:Ha 为H 在G 中的右陪集
  • 陪集的性质:
    (1)He = H
    (2)a 属于 Ha (至少有个单位元)
    (3)a 属于 Hb <=> ab^-1 <=> Ha = Hb (证明陪集的相等)
    (4)H 的所有的右陪集集合构成G 的一个划分
    (5)Ha 与 H 是等势的
  • 拉格朗日定理:G 为有限群,H 为 子群 ,G 的阶 = 子群的阶 * 陪集的个数 (陪集之间是相互独立的,且与子群等势,广义并就是G)
    重要推论:
    (1)n 阶群的元素的阶是n 的正因子,即 a^n =e
    (2)阶为素数的群一定是循环群
  • 循环群:(简单来说就是,由生成元生成的群)
    (1)无限循环群G只有两个生成元,a 和 a^-1
    (2)n 阶循环群G,有从0到n-1 与n 互素的数的个数个生成元(这个是G 的生成元的个数),G 的生成元:对于任何小于n 且与 n 互质的自然数 r,a^r 是G 的生成元,且每一个正因子 d ,都有一个 d 阶子群(<a ^(n/d)> 为相对应子群的生成元
  • 区别求生成元以及子群:
    结合子群的阶以及相对应的生成元来求即可
  • 环:<S,+,*> :<S,+> 满足交换群(交换律,结合律,单位元,逆元)
    <S, * > 满足半群(结合律,单位元) , * 对 + 满足分配律
  • 相关性质:
    (1)加法中的单位元为乘法中的零元
    (2)a(b-c) = ab -ac (分配律)
  • 交换环:乘法* 满足交换律
  • 含幺环:乘法* 存在单位元
  • 无零因子环: ab= 0=> a=0 或者 b = 0 (a,b 至少其中一个为加法中的单位元
  • 整环:满足交换环,含幺环,无零因子环
  • 域:整环的基础上,去除加法的单位元,每个元素都有逆元
  • 模n 的整数环,如果n 为素数,那么为域
  • 整数环是整环,但是不是域(元素的逆不一定是整数)

格与布尔代数

  • 格:偏序关系<x,y> 存在最小上界与最大下界
  • 如何证明一个代数系统是格?证明封闭性,证明^,V 成立
  • 对偶原理:将<= 换成>= ,^ 换成 v ,那么称为相对应的对偶命题,原命题与对偶命题的真值相同
  • 格的性质,v,^ 是满足交换律,结合律,幂等律,吸收律,注意不满足分配律
  • 注意偏序与运算的关系,以及相对应的保序关系
  • 子格:S非空,S 在 父格中,关于运算^ 和v 封闭
    对于下面左上角的题目,对于{a,b,d,f} 来说,b,d 的最大下界是c ,但是c 不在{a,b,d,f}中,所以不是子格
  • 分配格:满足分配律
  • 分配格的判定:
    (1)满足相对应的定义,但是只用证明一个式子(对偶)
    (2)判断不是分配格,不含钻石格与五角格同构的子格
    (3)小于5元的格都是分配格
    (4)任何一条链都是分配格
  • 有补格:补元:对于a , b 与a 的最大下界是0,最小上界是1,(补元不唯一)
  • 有界格:每个元素大于0,小于1
  • 无限格也可能是有界格,例如幂集格小于自己,大于空集
  • 有界分配格,如果元素存在补元,则补元唯一存在
  • 有补分配格(布尔代数)
  • 任何等势的布尔代数都同构于某一幂集格,任何有限的布尔代数的基数为 2^n,布尔代数中的元素的补元是唯一的
  • 布尔代数与原子
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