भागफल समूह

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एक भागफल समूह या कारक समूह एक गणितीय समूह (गणित) है जो एक समतुल्य संबंध का उपयोग करके एक बड़े समूह के समान तत्वों को एकत्रित करके प्राप्त किया जाता है जो समूह संरचना के कुछ हिस्से को संरक्षित करता है (बाकी संरचना को कारक बना दिया जाता है)। उदाहरण के लिए, मॉड्यूलर अंकगणित के चक्रीय समूह | अतिरिक्त मॉड्यूलो एन को उन तत्वों की पहचान करके पूर्णांक के समूह से प्राप्त किया जा सकता है जो एकाधिक से भिन्न होते हैं और एक समूह संरचना को परिभाषित करना जो प्रत्येक ऐसे वर्ग (एक सर्वांगसम वर्ग के रूप में जाना जाता है) पर एक इकाई के रूप में संचालित होता है। यह गणितीय क्षेत्र का हिस्सा है जिसे समूह सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।

किसी समूह पर सर्वांगसमता संबंध के लिए, पहचान तत्व का समतुल्य वर्ग हमेशा मूल समूह का एक सामान्य उपसमूह होता है, और अन्य समतुल्य वर्ग ठीक उस सामान्य उपसमूह के सहसमुच्चय होते हैं। परिणामी भागफल लिखा जाता है , कहाँ मूल समूह है और सामान्य उपसमूह है. (यह उच्चारित किया जाता है , कहाँ मॉड्यूलर अंकगणित का संक्षिप्त रूप है।)

भागफल समूहों का अधिकांश महत्व [[समूह समरूपता]] से उनके संबंध से प्राप्त होता है। समरूपता प्रमेय#प्रथम समरूपता प्रमेय में कहा गया है कि एक समरूपता के तहत किसी भी समूह G की छवि (गणित) हमेशा भागफल के लिए समूह समरूपता होती है . विशेष रूप से, की छवि एक समरूपता के तहत के लिए समरूपी है कहाँ कर्नेल (बीजगणित)#समूह समरूपता को दर्शाता है .

भागफल समूह की द्वैत (गणित) धारणा एक उपसमूह है, ये एक बड़े समूह से छोटे समूह बनाने के दो प्राथमिक तरीके हैं। किसी भी सामान्य उपसमूह में एक संगत भागफल समूह होता है, जो उपसमूह के तत्वों के बीच अंतर को समाप्त करके बड़े समूह से बनता है। श्रेणी सिद्धांत में, भागफल समूह भागफल वस्तुओं के उदाहरण हैं, जो उप-वस्तुओं के लिए दोहरे (श्रेणी सिद्धांत) हैं।

परिभाषा और चित्रण

एक समूह दिया गया (गणित) और एक उपसमूह , और एक तत्व , कोई संबंधित बाएं कोसेट पर विचार कर सकता है: . कोसेट एक समूह के उपसमुच्चय का एक प्राकृतिक वर्ग है; उदाहरण के लिए पूर्णांकों के एबेलियन समूह जी पर विचार करें, जिसमें बाइनरी ऑपरेशन सामान्य जोड़ द्वारा परिभाषित होता है, और उपसमूह सम पूर्णांकों का. फिर वास्तव में दो सहसमुच्चय हैं: , जो सम पूर्णांक हैं, और , जो विषम पूर्णांक हैं (यहां हम गुणक अंकन के बजाय बाइनरी ऑपरेशन के लिए योगात्मक अंकन का उपयोग कर रहे हैं)।

एक सामान्य उपसमूह के लिए, सभी संभावित कोसेट के सेट पर एक संगत समूह ऑपरेशन को परिभाषित करना वांछनीय है, . ये तभी संभव है जबएक सामान्य उपसमूह है, नीचे देखें। एक उपसमूह एक समूह कासामान्य है यदि और केवल यदि कोसेट समानता हो सभी के लिए धारण करता है . का एक सामान्य उपसमूहनिरूपित किया जाता है .

परिभाषा

होने देनाकिसी समूह का एक सामान्य उपसमूह बनें. सेट को परिभाषित करें के सभी बाएँ सहसमुच्चय का समुच्चय होनामें. वह है, . पहचान तत्व के बाद से , . कोसेट के सेट पर एक बाइनरी ऑपरेशन को परिभाषित करें, , निम्नलिखित नुसार। प्रत्येक के लिए और में , का उत्पाद और , , है . ये सिर्फ इसलिए काम करता है प्रतिनिधियों की पसंद पर निर्भर नहीं और , प्रत्येक बाएँ कोसेट का, और . इसे सिद्ध करने के लिए मान लीजिए और कुछ के लिए . तब

.

यह इस तथ्य पर निर्भर करता है कि N एक सामान्य उपसमूह है। यह अभी भी दिखाया जाना बाकी है कि यह स्थिति जी/एन पर ऑपरेशन को परिभाषित करने के लिए न केवल पर्याप्त है बल्कि आवश्यक भी है।

यह दिखाने के लिए कि यह आवश्यक है, एक उपसमूह के लिए उस पर विचार करेंका, हमें दिया गया है कि ऑपरेशन अच्छी तरह से परिभाषित है। यानी सबके लिए और , के लिए .

होने देना और . तब से , अपने पास .

अब, और .

इस तरहका एक सामान्य उपसमूह है.

यह भी जांचा जा सकता है कि यह ऑपरेशन चालू है सदैव सहयोगी है, पहचान तत्व है, और तत्व का व्युत्क्रम द्वारा हमेशा प्रतिनिधित्व किया जा सकता है . इसलिए, सेट द्वारा परिभाषित ऑपरेशन के साथ एक समूह बनाता है, भागफल समूहद्वारा.

की सामान्यता के कारण, बायां सहसमुच्चय और दायां सहसमुच्चयमेंवही हैं, और इसलिए, के सही सहसमुच्चय के समुच्चय के रूप में परिभाषित किया जा सकता थामें.

उदाहरण: जोड़ मॉड्यूल 6

उदाहरण के लिए, अतिरिक्त मॉड्यूलो 6 वाले समूह पर विचार करें: . उपसमूह पर विचार करें, जो सामान्य है क्योंकिएबेलियन समूह है. फिर (बाएं) कोसेट का सेट आकार तीन का है:

.

ऊपर परिभाषित बाइनरी ऑपरेशन इस सेट को एक समूह में बनाता है, जिसे भागफल समूह के रूप में जाना जाता है, जो इस मामले में क्रम 3 के चक्रीय समूह के लिए आइसोमोर्फिक है।

नाम भागफल के लिए प्रेरणा

द रीज़न भागफल समूह कहा जाता है जो पूर्णांकों के विभाजन (गणित) से आता है। 12 को 3 से विभाजित करने पर उत्तर 4 प्राप्त होता है क्योंकि कोई 12 वस्तुओं को 3 वस्तुओं के 4 उपसंग्रहों में पुनः समूहित कर सकता है। भागफल समूह एक ही विचार है, हालाँकि हम अंतिम उत्तर के लिए किसी संख्या के बजाय एक समूह के साथ समाप्त होते हैं क्योंकि समूहों में वस्तुओं के मनमाने संग्रह की तुलना में अधिक संरचना होती है।[citation needed]

विस्तृत करने के लिए, जब देख रहे हों साथका एक सामान्य उपसमूहसमूह संरचना का उपयोग प्राकृतिक पुनर्समूहन बनाने के लिए किया जाता है। ये के सहसमुच्चय हैंमें. क्योंकि हमने एक समूह और सामान्य उपसमूह के साथ शुरुआत की थी, अंतिम भागफल में केवल सहसमुच्चयों की संख्या (जो कि नियमित विभाजन से प्राप्त होता है) की तुलना में अधिक जानकारी होती है, बल्कि इसके बजाय एक समूह संरचना होती है।

उदाहरण

सम और विषम पूर्णांक

पूर्णांकों के समूह पर विचार करें (अतिरिक्त जोड़) और उपसमूह सभी सम पूर्णांकों से मिलकर बना है। यह एक सामान्य उपसमूह है, क्योंकि एबेलियन समूह है. केवल दो सहसमुच्चय हैं: सम पूर्णांकों का समुच्चय और विषम पूर्णांकों का समुच्चय, और इसलिए भागफल समूह दो तत्वों वाला चक्रीय समूह है। यह भागफल समूह समुच्चय के साथ समरूपी है अतिरिक्त मॉड्यूलो 2 के साथ; अनौपचारिक रूप से कभी-कभी ऐसा कहा जाता है सेट के बराबर है अतिरिक्त मॉड्यूलो 2 के साथ।

उदाहरण आगे बताया गया...

होने देना के अवशेष हो से विभाजित करते समय . तब, कब सम है और कब अजीब है।
की परिभाषा के अनुसार , का कर्नेल , , सभी सम पूर्णांकों का समुच्चय है।
होने देना . तब, एक उपसमूह है, क्योंकि पहचान में , जो है , में है , दो सम पूर्णांकों का योग सम होता है और इसलिए यदि और में हैं , में है (बंद) और यदि सम है, सम और वैसा भी है इसके व्युत्क्रम शामिल हैं।
परिभाषित करना जैसा के लिए और बाएँ सहसमुच्चय का भागफल समूह है; .
ध्यान दें कि हमने परिभाषित किया है , है अगर अजीब है और अगर सम है।
इस प्रकार, से एक समरूपता है को .

पूर्णांक विभाजन के शेषफल

पिछले उदाहरण का थोड़ा सामान्यीकरण. एक बार फिर पूर्णांकों के समूह पर विचार करेंजोड़ के अंतर्गत. मान लीजिए n कोई धनात्मक पूर्णांक है। हम उपसमूह पर विचार करेंगे का के सभी गुणजों से मिलकर बना है. फिर एक बार में सामान्य हैक्योंकिएबेलियन है. कोसेट संग्रह हैं . पूर्णांककोसेट का है , कहाँविभाजित करने पर शेषफल होता हैद्वारा. भागफल शेष मॉड्यूलो के समूह के रूप में सोचा जा सकता है . यह क्रम का चक्रीय समूह है.

1 का जटिल पूर्णांक मूल

एकता N की चौथी जड़ों के सहसमुच्चय, एकता G की बारहवीं जड़ों में।

एकता की बारहवीं जड़ें, जो जटिल संख्या इकाई सर्कल पर बिंदु हैं, एक गुणात्मक एबेलियन समूह बनाती हैं, दाईं ओर चित्र में रंगीन गेंदों के रूप में दिखाया गया है जिसमें प्रत्येक बिंदु पर संख्या अपना जटिल तर्क देती है। इसके उपसमूह पर विचार करेंएकता की चौथी जड़ों से बना, लाल गेंदों के रूप में दिखाया गया है। यह सामान्य उपसमूह समूह को तीन कोसेट में विभाजित करता है, जो लाल, हरे और नीले रंग में दिखाया गया है। कोई यह जाँच सकता है कि सहसमुच्चय तीन तत्वों का एक समूह बनाते हैं (नीले तत्व के साथ लाल तत्व का गुणनफल नीला है, नीले तत्व का व्युत्क्रम हरा है, आदि)। इस प्रकार, भागफल समूहतीन रंगों का समूह है, जो तीन तत्वों वाला चक्रीय समूह बन जाता है।

वास्तविक संख्याएँ पूर्णांकों को मापती हैं

वास्तविक संख्याओं के समूह पर विचार करेंजोड़ के अंतर्गत, और उपसमूहपूर्णांकों का. का प्रत्येक कोसेटमेंफॉर्म का एक सेट है , कहाँ एक वास्तविक संख्या है. तब से और समान सेट होते हैं जब गैर-पूर्णांक भाग होते हैंऔरसमान हैं, कोई प्रतिबंध लगा सकता है बिना अर्थ बदले. ऐसे सहसमुच्चयों को जोड़ने का कार्य संगत वास्तविक संख्याओं को जोड़कर किया जाता है, और यदि परिणाम 1 से अधिक या उसके बराबर है तो 1 घटाकर किया जाता है। भागफल समूह वृत्त समूह के लिए समरूपी है, गुणन के तहत पूर्ण मान 1 की जटिल संख्याओं का समूह, या तदनुसार, मूल के बारे में 2 डी में घूर्णन का समूह, यानी विशेष ऑर्थोगोनल समूह . एक समरूपता द्वारा दिया जाता है (यूलर की पहचान देखें)।

वास्तविक संख्याओं के आव्यूह

अगरव्युत्क्रमणीय का समूह है वास्तविक मैट्रिक्स (गणित), औरका उपसमूह है तब सारणिक 1 के साथ वास्तविक आव्यूहमें सामान्य है(चूँकि यह निर्धारक समूह समरूपता का कर्नेल (बीजगणित) है)। के कोसेटकिसी दिए गए निर्धारक के साथ मैट्रिक्स के सेट हैं, और इसलिएगैर-शून्य वास्तविक संख्याओं के गुणक समूह के लिए समरूपी है। समूहविशेष रैखिक समूह के रूप में जाना जाता है .

पूर्णांक मॉड्यूलर अंकगणित

एबेलियन समूह पर विचार करें (अर्थात सेट मॉड्यूलर अंकगणित 4), और इसके उपसमूह के साथ . भागफल समूह है . यह पहचान तत्व वाला समूह है , और समूह संचालन जैसे . दोनों उपसमूह और भागफल समूह के साथ समरूपी हैं .

पूर्णांक गुणन

गुणक समूह पर विचार करें . सेटका वें अवशेष एक गुणक उपसमूह समरूपी है . तबमें सामान्य हैऔर कारक समूहसहसमुच्चय है . पेलियर क्रिप्टोसिस्टम इस अनुमान पर आधारित है कि किसी यादृच्छिक तत्व के कोसेट को निर्धारित करना मुश्किल हैके गुणनखंडन को जाने बिना.

गुण

भागफल समूह तुच्छ समूह (एक तत्व वाला समूह) के लिए समूह समरूपता है, और के लिए समरूपी है.

का समूह क्रम, परिभाषा के अनुसार तत्वों की संख्या, के बराबर है , के एक उपसमूह का सूचकांकमें. अगरपरिमित है, सूचकांक भी के क्रम के बराबर हैके क्रम से विभाजित किया गया है. सेटपरिमित हो सकता है, यद्यपि दोनोंऔरअनंत हैं (उदाहरण के लिए, ).

एक प्राकृतिक विशेषण समूह समरूपता है , प्रत्येक तत्व भेज रहा है काके कोसेट तककिसकोसंबंधित है, वह है: . मानचित्रण कभी-कभी इसे विहित प्रक्षेपण भी कहा जाता है पर . इसका कर्नेल (बीजगणित) है.

के उपसमूहों के बीच एक विशेषणात्मक पत्राचार होता हैजिसमें शामिल हैऔर के उपसमूह; अगर का एक उपसमूह हैयुक्त, फिर संबंधित उपसमूहहै . यह पत्राचार सामान्य उपसमूहों के लिए हैऔरसाथ ही, और जाली प्रमेय में औपचारिक रूप दिया गया है।

भागफल समूहों के कई महत्वपूर्ण गुण समरूपता और समरूपता प्रमेय पर मौलिक प्रमेय में दर्ज किए गए हैं।

अगरएबेलियन समूह, निलपोटेंट समूह, हल करने योग्य समूह, चक्रीय समूह या समूह का जनक समूह है, तो ऐसा है.

अगरएक परिमित समूह में एक उपसमूह है, और का क्रमके क्रम का आधा हिस्सा है, तबएक सामान्य उपसमूह होने की गारंटी है, इसलिएमौजूद है और समरूपी है . इस परिणाम को इस प्रकार भी कहा जा सकता है कि सूचकांक 2 का कोई भी उपसमूह सामान्य है, और इस रूप में यह अनंत समूहों पर भी लागू होता है। इसके अलावा, यदि किसी परिमित समूह के क्रम को विभाजित करने वाली सबसे छोटी अभाज्य संख्या है,, तो अगरआदेश है,का एक सामान्य उपसमूह होना चाहिए.[1] दिया गयाऔर एक सामान्य उपसमूह, तबका एक समूह विस्तार हैद्वारा. कोई पूछ सकता है कि क्या यह विस्तार तुच्छ है या विभाजित है; दूसरे शब्दों में, कोई यह पूछ सकता है कि क्यासमूहों का प्रत्यक्ष उत्पाद है या अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद हैऔर. यह विस्तार समस्या का एक विशेष मामला है. एक उदाहरण जहां एक्सटेंशन विभाजित नहीं है वह इस प्रकार है: Let , और , जो कि समरूपी है . तबके लिए समरूपी भी है . लेकिन केवल तुच्छ स्वचालितता है, इसलिए इसका एकमात्र अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद हैऔरप्रत्यक्ष उत्पाद है. तब से से भिन्न , हम यह निष्कर्ष निकालते हैंका अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद नहीं हैऔर.

झूठ समूहों के भाग

अगरएक झूठ समूह है औरएक सामान्य और बंद (शब्द के बीजगणितीय अर्थ के बजाय टोपोलॉजिकल में) झूठ उपसमूह है, भागफल / भी एक झूठ समूह है. इस मामले में, मूल समूहइसमें फाइबर बंडल की संरचना होती है (विशेष रूप से, एक प्रिंसिपल बंडल|प्रिंसिपल)।-बंडल), बेस स्पेस के साथ / और फाइबर. का आयाम / बराबर है .[2] ध्यान दें कि शर्त यह है किबंद होना आवश्यक है. वास्तव में, यदिबंद नहीं है तो भागफल स्थान T1-स्थान नहीं है (क्योंकि भागफल में एक सहसमुच्चय है जिसे खुले समुच्चय द्वारा पहचान से अलग नहीं किया जा सकता है), और इस प्रकार हॉसडॉर्फ स्थान नहीं है।

एक गैर-सामान्य झूठ उपसमूह के लिए, अंतरिक्ष बाएँ सहसमुच्चय का एक समूह नहीं है, बल्कि यह केवल एक भिन्नात्मक मैनिफोल्ड है जिस परकार्य करता है. परिणाम को एक सजातीय स्थान के रूप में जाना जाता है।

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. Dummit & Foote (2003, p. 120)
  2. John M. Lee, Introduction to Smooth Manifolds, Second Edition, theorem 21.17


संदर्भ

  • Dummit, David S.; Foote, Richard M. (2003), Abstract Algebra (3rd ed.), New York: Wiley, ISBN 978-0-471-43334-7
  • Herstein, I. N. (1975), Topics in Algebra (2nd ed.), New York: Wiley, ISBN 0-471-02371-X