العمل الجماعي

في الرياضيات، فعل مجموعةعلى مجموعةهي، بشكل عام، عملية تأخذ عنصرًا منوعنصر منوينتج عنصرًا آخر من بصورة أكثر رسمية، هو تماثل زمر منإلى مجموعة التشاكل الذاتي لـ(مجموعة جميع التقابلات علىإلى جانب كون عملية المجموعة عبارة عن تركيب دوال ). يقول المرء أنأعمال بشأن
تشكل العديد من مجموعات التحويلات زمرةً عند تركيب الدوال؛ على سبيل المثال، الدوران حول نقطة في المستوى. من المفيد غالبًا اعتبار الزمرة زمرةً مجردة ، والقول بأن لدينا فعلًا زمريًا لهذه الزمرة المجردة يتمثل في إجراء تحويلات زمرة التحويلات. يكمن سبب تمييز الزمرة عن التحويلات في أن زمرة تحويلات بنية ما، بشكل عام، تؤثر أيضًا على بنى أخرى ذات صلة؛ على سبيل المثال، تؤثر زمرة الدوران المذكورة أعلاه أيضًا على المثلثات بتحويلها إلى مثلثات.
إذا أثرت مجموعة على بنية ما، فإنها عادةً ما تؤثر أيضًا على الأشكال المبنية من تلك البنية. على سبيل المثال، تؤثر مجموعة التماثلات الإقليدية على الفضاء الإقليدي وعلى الأشكال المرسومة فيه؛ وتحديدًا، تؤثر على مجموعة جميع المثلثات . وبالمثل ، تؤثر مجموعة تناظرات متعدد السطوح على رؤوسه وحوافه ووجوهه .
يُطلق على تأثير المجموعة على فضاء متجهي اسم تمثيل المجموعة. في حالة الفضاء المتجهي ذي الأبعاد المحدودة، يسمح هذا التمثيل بتحديد العديد من المجموعات كمجموعات فرعية من المجموعة الخطية العامة.، مجموعة المصفوفات القابلة للعكس ذات البعدفوق حقل.
المجموعة المتناظرةيتصرف في أي موقع تصوير معيمكن إيجاد عناصر المجموعة عن طريق تبديل عناصرها. على الرغم من أن مجموعة جميع تباديل مجموعة ما تعتمد شكليًا على تلك المجموعة، فإن مفهوم فعل المجموعة يسمح بدراسة مجموعة واحدة لدراسة تباديل جميع المجموعات التي لها نفس العدد الأصلي .
تعريف
عمل المجموعة اليسارية
لوهي مجموعة ذات عنصر محايد، وهي مجموعة، ثم فعل مجموعة ( يساري )لعلىهي دالة
والتي تحقق البديهيتين التاليتين : [ 1 ]
هوية: التوافق:
للجميعوفيوكل شيءفي.
المجموعةثم يقال إنه يتصرف بناءً على(من اليسار). مجموعةبالإضافة إلى إجراء منيُطلق عليه اسم ( يسار )- تعيين .
قد يكون من الملائم من الناحية الرمزية استخدام "تجميع " الحركةوبالتالي، بدلاً من ذلك، يكون لدى المرء مجموعة من التحويلاتبتحويل واحدلكل عنصر من عناصر المجموعةثم تُقرأ علاقات الهوية والتوافق و تنص البديهية الثانية على أن تركيب الدوال متوافق مع ضرب الزمر؛ فهما يشكلان مخططًا تبادليًا . ويمكن اختصار هذه البديهية أكثر، وكتابتها على النحو التالي:.
وبناءً على الفهم المذكور أعلاه، فمن الشائع جداً تجنب الكتابةبشكل كامل، واستبدالها إما بنقطة، أو بدون أي شيء على الإطلاق. وهكذا،يمكن اختصارها إلىأووخاصة عندما يكون الفعل واضحًا من السياق. وتكون البديهيات حينها
من هاتين البديهيتين، يتبين أنه لأي قيمة ثابتةفي، الدالة منإلى نفسها التي ترسم الخرائطلهي دالة تقابل ، ودالة التقابل العكسي هي الدالة المقابلة لها.لذلك، يمكن تعريف فعل المجموعة بشكل مكافئ على النحو التالي:علىكتشاكل جماعي منفي المجموعة المتناظرةمن جميع التقابلات من[ 2 ] لنفسه.
عمل المجموعة اليمينية
وبالمثل، فإن عمل المجموعة اليمينية لـعلىهي دالة
والتي تحقق البديهيات المماثلة: [ 3 ]
هوية: التوافق:
(معغالباً ما يتم اختصارها إلىأو(عندما يكون الإجراء قيد النظر واضحًا من السياق)
هوية: التوافق:
للجميعوفيوكل شيءفي.
الفرق بين الإجراءات اليسرى واليمنى يكمن في ترتيب تنفيذ المنتجأعمال بشأنبالنسبة للحركة اليسرى،الأفعال أولاً، ثم يتبعهاثانيًا. من أجل فعل صحيح،الأفعال أولاً، ثم يتبعهاثانيًا. بسبب الصيغةيمكن بناء فعل يساري من فعل يميني عن طريق التركيب مع العملية العكسية للمجموعة. كذلك، يمكن بناء فعل يميني لمجموعةعلىيمكن اعتبارها فعلًا يساريًا لمجموعة معاكسة لهاعلىوبالتالي، لتحديد الخصائص العامة لفعل جماعي واحد، يكفي النظر فقط في الأفعال اليسرى.
الخصائص البارزة للإجراءات
يترككن مجموعة تمثل على مجموعةيُطلق على هذا الفعل اسمالمخلص أويسري مفعوله إذاللجميعيشير ذلك إلى أنأو بعبارة أخرى، التشاكل منإلى مجموعة التقابلات منالفعل المقابل هو فعل حقني .
يُطلق على هذا الإجراء اسمحرة (أوشبه منتظمةأوخالية من النقطة الثابتة) إذا كان البيان هوبالنسبة للبعضيشير ذلك بالفعل إلى أنبمعنى آخر، لا يوجد عنصر غير تافه منيُحدد نقطةهذه خاصية أقوى بكثير من الإخلاص.
على سبيل المثال، يكون تأثير أي زمرة على نفسها بالضرب من اليسار تأثيرًا حرًا. وتستلزم هذه الملاحظة نظرية كايلي التي تنص على أنه يمكن تضمين أي زمرة في زمرة متناظرة (وهي زمرة لانهائية عندما تكون الزمرة لانهائية). قد تؤثر زمرة منتهية بشكل أمين على مجموعة أصغر بكثير من عدد عناصرها (مع ذلك، لا يمكن أن يكون هذا التأثير حرًا). على سبيل المثال، الزمرة الأبيلية الثنائية.(من حيث العددية)) يتصرف بأمانة على مجموعة من الأحجاملكن هذا ليس هو الحال دائمًا، على سبيل المثال المجموعة الحلقيةلا يمكن التصرف بأمانة على مجموعة ذات حجم أقل من.
بشكل عام، يمكن أن تختلف أصغر مجموعة يمكن تعريف فعل أمين عليها اختلافًا كبيرًا بالنسبة للمجموعات ذات الحجم نفسه. على سبيل المثال، ثلاث مجموعات بحجم 120 هي المجموعة المتناظرة، المجموعة العشرين وجهيةوالمجموعة الحلقيةأصغر المجموعات التي يمكن تعريف الإجراءات المخلصة عليها لهذه المجموعات هي بحجم 5 و7 و16 على التوالي.
خصائص التعدية
فعلعلىيُطلق عليه اسممتعدية إذا كانت لأي نقطتينيوجدلهذا السبب..
الإجراء هومتعدٍ ببساطة (أومتعدٍ بشدة، أو(عادي ) إذا كان متعديًا وحرًا. هذا يعني أنه بالنظر إلىيوجد واحد فقطبحيث. لويتم التأثير عليه بشكل متعدٍ من قبل مجموعةعندئذٍ يُطلق عليه اسم الفضاء المتجانس الرئيسي لـأو-torsor.
بالنسبة لعدد صحيح، الفعل هو- متعدٍ إذالديه على الأقلالعناصر، ولأي زوج من-tuplesمع إدخالات متميزة كل زوج (أي،متى) يوجدبحيثلبمعنى آخر، التأثير على مجموعة فرعية منإن عملية إنشاء صفوف بدون إدخالات مكررة هي عملية متعدية.يُطلق على هذا غالبًا اسم التعدي المزدوج، أو الثلاثي. وتُعدّ فئة الزمر المتعدية من الدرجة الثانية (أي الزمر الجزئية لزمرة متناظرة منتهية يكون تأثيرها متعديًا من الدرجة الثانية) والزمر المتعدية المتعددة بشكل أعم، من الفئات المدروسة جيدًا في نظرية الزمر المنتهية.
الفعل هوبشكل حاد- متعدٍ عندما يكون الإجراء على الصفوف بدون إدخالات متكررة فيهو فعل متعدٍّ بشكل حاد.
أمثلة
تأثير المجموعة المتناظرة لـهو فعل متعدٍ، في الواقع-متعدٍ لأيحتى عدد العناصر. لوله عددية، يكون عمل المجموعة المتناوبة-متعدي ولكن ليس-متعدٍ.
تأثير المجموعة الخطية العامة للفضاء المتجهيفي موقع التصويرإن تأثير المتجهات غير الصفرية متعدٍ، ولكنه ليس متعديًا من الدرجة الثانية (وينطبق الأمر نفسه على تأثير المجموعة الخطية الخاصة إذا كان بُعدهو على الأقل 2). إن تأثير المجموعة المتعامدة للفضاء الإقليدي على المتجهات غير الصفرية ليس متعدياً، لكن تأثيرها على كرة الوحدة متعدٍ.
خصائص التجانس
بالنسبة لعدد صحيح، فعلعلىيُطلق عليه اسم-متجانس إذالديه على الأقلالعناصر، ولأي زوج من- مجموعات فرعيةيوجدبحيثبمعنى آخر، الفعل على مجموعة- مجموعات فرعية منهو فعل متعدٍ. [ 4 ]
الفعل هوبشكل حاد-متجانس عندما يكون التأثير على- مجموعات فرعية منهو فعل متعدٍّ بشكل حاد.
أن- الفعل المتعدي هو أيضًا-متجانس. بما أن المجموعات الجزئية من النوع 1 والمجموعات المرتبة من النوع 1 والنقاط متكافئة، فإن مفاهيم التجانس من النوع 1 والتعدي من النوع 1 والتعدي تتطابق.
مجموعة تعمل-بشكل متجانس على مجموعةلتعمل العناصر أيضًا -بشكل متجانس، كمايشير إلى.
أمثلة
تأثير المجموعة المتناظرة لـيكونمتجانس لأيحتى عدد العناصروكذلك هو الحال بالنسبة لعمل المجموعة المتناوبة، وهومتجانس (لأنه متعدٍ، وبالتالي متجانس من الدرجة 1) دون أن يكون-متعدية. وبالتالي، في حين أن المجموعة الكاملة من تناظرات المثلث متساوي الأضلاع تعمل بشكل متعدٍ من الدرجة 2 على رؤوسه، فإن المجموعة الفرعية من الدورانات في المستوى تعمل بشكل متجانس من الدرجة 2 فقط.
المجموعة الأفينية(حيث يمثل العامل الأول مجموعة التحويلات (إضافة عناصر من GF(8)) ويمثل العامل الثاني مجموعة المقاييس (الضرب في عنصر غير صفري من GF(8))) متجانسة من الدرجة 3 بشكل حاد ولكنها ليست متعدية من الدرجة 3. وهي تعمل بشكل متعدٍ علىثلاث مجموعات فرعية من GF(8). [ 4 ] بما أن المجموعة تحتوي بالضبط علىالعناصر، وفعلها المتعدي متعدٍ بشكل حاد. كما هو الحال مع العناصربالنسبة للثلاثيات المرتبة ذات العناصر المتميزة، لا يمكنها أن تعمل بشكل متعدٍ على هذه الثلاثيات المرتبة، وبالتالي فهي ليست متعدية من الدرجة 3.
المجموعة الكاملة من التباديل التي تحترم البنية الأفينية لـ GF(8)، وهي المجموعة شبه الخطية الأفينية(أينإن مجموعة التشاكلات الذاتية الثلاثة للحقول في GF(8) هي أيضًا متجانسة من الدرجة 3 (لأنها تحتوي على المجموعة الأفينية كمجموعة فرعية)، ولكنها ليست متجانسة من الدرجة 3 بشكل حاد.العناصر، وبالتالي فهي كثيرة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون متجانسة بشكل حاد من الدرجة 3 وقليلة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون متعدية من الدرجة 3.
أفعال بدائية
فعلعلىيُطلق عليه اسم بدائي إذا لم يكن هناك تقسيم لـمحفوظة بواسطة جميع عناصربصرف النظر عن التقسيمات التافهة (التقسيم إلى قطعة واحدة وثنائيتها ، والتقسيم إلى عناصر مفردة ).
الخصائص الطوبولوجية
افترض أنهو فضاء طوبولوجي وفعليتم ذلك عن طريق التشاكلات المتماثلة .
الحركة تتجول إذا كان كليوجد حيبحيث يكون عددها محدودًامع[ 5 ]
وبشكل أعم، نقطةتُسمى نقطة انقطاع بالنسبة لفعلإذا كانت هناك مجموعة فرعية مفتوحةبحيث يكون عددها محدودًامعمجال عدم استمرارية الفعل هو مجموعة جميع نقاط عدم الاستمرارية. أو بعبارة أخرى، هو أكبرمجموعة فرعية مفتوحة مستقرةبحيث يكون فعلعلى[ 6 ] في السياق الديناميكي، يُطلق على هذا أيضًا اسم المجموعة المتجولة .
يكون الفعل غير متصل بشكل صحيح إذا كان لكل مجموعة جزئية مضغوطةعددهم محدودبحيثوهذا أقوى بكثير من التجوال؛ على سبيل المثال، فعلعلىمقدم منهو متجول وحر ولكنه ليس غير متصل بشكل صحيح. [ 7 ]
إن تأثير تحويلات سطح المجموعة الأساسية لفضاء متصل محليًا ببساطة على غطاء شامل يكون عشوائيًا وحرًا. ويمكن وصف هذه التأثيرات بالخاصية التالية: كليوجد حيبحيثلكل[ 8 ] تُسمى الأفعال التي تتمتع بهذه الخاصية أحيانًا بالأفعال غير المتصلة بحرية ، وتُسمى أكبر مجموعة جزئية يكون فيها الفعل غير متصل بحرية بالمجموعة المنتظمة الحرة . [ 9 ]
فعل جماعيفي مساحة محلية صغيرةيُطلق عليها اسم مجموعة متراصة إذا وُجدت مجموعة جزئية متراصةبحيثبالنسبة لفعل غير متصل بشكل صحيح، فإن التراص المشترك يكافئ تراص فضاء القسمة.
تأثيرات المجموعات الطوبولوجية
والآن افترضهي مجموعة طوبولوجية وفضاء طوبولوجي يؤثر عليه بواسطة التشاكلات الموضعية. ويُقال إن التأثير مستمر إذا كانت الخريطةيكون متصلاً بالنسبة لطوبولوجيا المنتج .
يقال إن هذا الإجراءمناسب إذا كانت الخريطةمحدد بواسطةصحيح . [ 10 ] هذا يعني أنه بالنظر إلى المجموعات المدمجةمجموعةبحيثمتراصة. وعلى وجه الخصوص، هذا يكافئ عدم استمرارية حقيقية إذاهي مجموعة منفصلة .
يقال إنها حرة محلياً إذا كان هناك حيلبحيثللجميعو.
يُقال إن الفعل مستمر بقوة إذا كانت الخريطة المداريةمستمر لكل. على عكس ما يوحي به الاسم، فإن هذه الخاصية أضعف من استمرارية الفعل.
لوهي جماعة كاذبة وإذا كان لدينا مشعب قابل للتفاضل ، فإن الفضاء الجزئي للنقاط الملساء للفعل هو مجموعة النقاطبحيث تكون الخريطةسلسة . هناك نظرية متطورة لأفعال زمرة لي ، أي الأفعال السلسة على الفضاء بأكمله.
الإجراءات الخطية
إذا كان g يؤثر بتحويلات خطية على وحدة نمطية فوق حلقة تبديلية ، يُقال إن هذا التأثير غير قابل للاختزال إذا لم تكن هناك وحدات نمطية فرعية ثابتة غير صفرية حقيقية تحت تأثير g . ويُقال إنه شبه بسيط إذا كان يتحلل إلى مجموع مباشر لتأثيرات غير قابلة للاختزال.
المدارات والمثبتات

لنفترض وجود مجموعة G تؤثر على مجموعة X.مدار العنصر x في X هو مجموعة العناصر في X التي يمكن نقل x إليها بواسطة عناصر G. ويُرمز إلىمدار x بالرمز G ⋅ x .
تضمن الخصائص المميزة للمجموعة أن مجموعة مدارات النقاط ( x في) X تحت تأثير G تُشكل تجزئة لـ X. تُعرَّف علاقة التكافؤ المرتبطة بهذه العلاقة بالقول أن x ~ y إذا وفقط إذا وُجد عنصر g في G بحيث g ⋅ x = y . تُسمى المدارات حينها فئات التكافؤ في ظل هذه العلاقة؛ يكون العنصران x و y متكافئين إذا وفقط إذا كانت مداراتهما متطابقة، أي G ⋅ x = G ⋅ y .
يكون تأثير المجموعة متعديًا إذا وفقط إذا كان له مدار واحد فقط، أي إذا وُجد عنصر x في X بحيث يكون G ⋅ x = X. ويتحقق هذا إذا وفقط إذا كان G ⋅ x = X لجميع عناصر x في X (بشرط أن تكون X غير فارغة).
تُكتب مجموعة جميع مدارات X تحت تأثير G على النحو التالي: X / G (أو، بشكل أقل شيوعًا، G \ X )، وتسمىخارج قسمة الفعل. في المسائل الهندسية، قد يُطلق عليه اسمفضاء المدارات ، بينما في الحالات الجبرية قد يُطلق عليه فضاءالمتغيرات المشتركة ، وتُكتب X G ، على عكس الثوابت (النقاط الثابتة)، التي يُرمز لها بـ X G : المتغيرات المشتركة هيخارج قسمةبينما الثوابت هيمجموعة جزئية. يُستخدم مصطلح المتغيرات المشتركة ورموزها بشكل خاص فيعلم التماثل المشترك للمجموعاتوعلمالتماثل للمجموعات، واللذان يستخدمان نفس اصطلاح الرمز العلوي/السفلي.
المجموعات الجزئية الثابتة
لوهي مجموعة فرعية من، ثميشير إلى المجموعةالمجموعة الفرعيةيقال إنه ثابت تحتلو(وهو ما يعادلفي هذه الحالة،كما يعمل علىعن طريق تقييد الإجراء إلىالمجموعة الفرعيةيُطلق عليه اسم ثابت بموجبلوللجميعفيوكل شيءفيكل مجموعة جزئية ثابتة تحتوهو ثابت أيضًا تحتولكن ليس العكس.
كل مدار هو مجموعة جزئية ثابتة منعلى أييتصرف بشكل متعدٍ . وعلى العكس من ذلك، فإن أي مجموعة جزئية ثابتة منهو اتحاد مدارات. فعلعلىتكون العلاقة متعدية إذا وفقط إذا كانت جميع العناصر متكافئة، مما يعني وجود مدار واحد فقط.
أعنصر ثابت منيكونبحيثللجميعمجموعة كل هذهيُشار إليه بـوأطلق عليه اسمالثوابت لـ. متىهو-وحدة ،هي مجموعة التماثل الصفري لـبمعاملات فيومجموعات التماثل الأعلى هي الدوال المشتقة من دالةالثوابت.
النقاط الثابتة ومجموعات التثبيت الفرعية
منحفيوفيمعيقال إن "هي نقطة ثابتة لـأو أنإصلاحات"لكلفي، المجموعة فرعية من المثبتاتبالنسبة إلى(وتسمى أيضًا مجموعة التناظر أو المجموعة الصغيرة [ 11 ] ) هي مجموعة جميع العناصر فيهذا الحل: هذه مجموعة فرعية من، وإن لم يكن ذلك طبيعياً في العادة. فعلعلىتكون مجانية إذا وفقط إذا كانت جميع المثبتات تافهة. النواةمن التشاكل مع المجموعة المتناظرة،، يتم تحديدها من خلال تقاطع المثبتاتللجميعفي. لوإذا كان الأمر تافهاً، يقال إن الفعل أمين (أو فعال).
يتركوليكن عنصرين فيودعليكن عنصرًا من عناصر المجموعة بحيثثم مجموعتا المثبتاتوترتبط ببعضها البعض من خلال.
البرهان: بحسب التعريف،إذا وفقط إذاتطبيقينتج عن كلا جانبي هذه المساواة؛ إنه،.
ويتبع ذلك إدراج معاكس مماثل من خلال أخذو.
يشير ما سبق إلى أن مثبتات العناصر الموجودة في نفس المدار مترافقة مع بعضها البعض. وبالتالي، يمكننا ربط كل مدار بفئة ترافق من مجموعة فرعية من(أي مجموعة جميع المرافقات للمجموعة الفرعية). ليكنتشير إلى فئة الترافق لـثم المدارله نوعإذا كان المثبتمن بعض/أيفيينتمي إلىيُطلق على نوع المدار الأقصى غالبًا اسم نوع المدار الرئيسي .
نظرية المدار والمثبت
ترتبط المدارات والمثبتات ارتباطًا وثيقًا. بالنسبة لقيمة ثابتة x في X ، لنعتبر التطبيق f : G → X المعطى بالعلاقة g ↦ g ⋅ x . بحسب التعريف، فإن صورة f ( G ) لهذا التطبيق هي المدار G ⋅ x . الشرط اللازم لعنصرين أن يكون لهما نفس الصورة هو بمعنى آخر، f ( g ) = f ( h ) إذا وفقط إذا كان g و h ينتميان إلى نفس المجموعة المشاركة لمجموعة التثبيت G⋅x . بالتالي، فإن الليف f⁻¹ ( { y }) للدالة f على أي y في G⋅x موجود في هذه المجموعة المشاركة ، وكل مجموعة مشاركة من هذا النوع تظهر أيضًا كليف. لذلك، تُنشئ الدالة f تقابلًا بين مجموعة المجموعات المشاركة G / G⋅x لمجموعة التثبيت والمدار G⋅x ، الذي يُرسل gG⋅x ↦ g⋅x . [ 12 ] تُعرف هذه النتيجة بنظرية المدار - المثبت .
إذا كانت G محدودة، فإن نظرية المدار-المثبت، بالإضافة إلى نظرية لاغرانج ، تعطي بمعنى آخر، طول مدار x مضروبًا في رتبة مُثبِّته يساوي رتبة المجموعة . وهذا يعني تحديدًا أن طول المدار قاسم لرتبة المجموعة.
- مثال
- لتكن G زمرة من الرتبة الأولية p تؤثر على مجموعة X تحتوي على k عنصرًا. بما أن كل مدار يحتوي إما على عنصر واحد أو p عنصرًا، فإنه يوجد على الأقل k مدارًا (mod p) بطول 1 وهي عناصر ثابتة تحت تأثير G. وبشكل أدق، فإن k وعدد العناصر الثابتة تحت تأثير G متطابقان (mod p) . [ 13 ]
تعتبر هذه النتيجة مفيدة بشكل خاص لأنه يمكن استخدامها لحساب الوسائط (عادة في الحالات التي تكون فيها X محدودة أيضًا).

- مثال
- يمكننا استخدام نظرية المدار-المثبت لحساب التشاكلات الذاتية للرسم البياني . لنفترض الرسم البياني المكعب الموضح، ولنرمز بـ G إلى زمرة التشاكلات الذاتية الخاصة به . عندئذٍ، تؤثر G على مجموعة الرؤوس {1، 2، ...، 8} ، وهذا التأثير متعدٍ كما يتضح من خلال تركيب الدورانات حول مركز المكعب. بالتالي، وفقًا لنظرية المدار-المثبت، فإن | G | = | G ⋅ 1 | | G1 | = 8 | G1 | . بتطبيق النظرية الآن على المثبت G1 ، يمكننا الحصول على | G1 | = | ( G1 ) ⋅ 2 | | ( G1 ) 2 | . أي عنصر من G يُثبّت 1 يجب أن يُحوّل 2 إلى إما 2 أو 4 أو 5. كمثال على هذه التشاكلات الذاتية، لننظر إلى الدوران حول المحور القطري المار بالنقطتين 1 و7 بزاوية 2π / 3 ، والذي يُبدّل 2 و4 و5 و 3 و6 و8، ويُثبّت 1 و7. بالتالي، | ( G1 ) ⋅2 | = 3. بتطبيق النظرية للمرة الثالثة، نحصل على | ( G1 ) ⋅2 | = | ( ( G1 ) ⋅3 ||| ( ( G1 ) ⋅3 | ) . أي عنصر من G يُثبّت 1 و 2 يجب أن يُحوّل 3 إلى إما 3 أو 6. انعكاس المكعب في المستوى المار بالنقط 1 و 2 و 7 و 8 هو تشاكل ذاتي يُحوّل 3 إلى 6، وبالتالي | ( ( G1 ) ⋅3 | = 2 . يُلاحظ أيضًا أن (( G1 ) 2 ) 3 يتكون فقط من التشاكل الذاتي المحايد، حيث أن أي عنصر من G يُثبّت الرؤوس 1 و2 و3 يجب أن يُثبّت أيضًا جميع الرؤوس الأخرى، لأنها مُحددة من خلال تجاورها مع 1 و2 و3 . بدمج الحسابات السابقة، يُمكننا الآن الحصول على | G | = 8 × 3 × 2 × 1 = 48.
معضلة بيرنسايد
إحدى النتائج المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بنظرية المدار-المثبت هي ليمّة بيرنسايد : حيث X g هي مجموعة النقاط الثابتة بواسطة g . وتكون هذه النتيجة مفيدة بشكل أساسي عندما تكون G و X محدودتين، حيث يمكن تفسيرها على النحو التالي: عدد المدارات يساوي متوسط عدد النقاط الثابتة لكل عنصر من عناصر المجموعة.
خاتم بيرن كايتس
بتثبيت مجموعة G ، تشكل مجموعة الفروق الرسمية للمجموعات G المنتهية حلقة تسمى حلقة بيرنسايد لـ G ، حيث يتوافق الجمع مع الاتحاد المنفصل ، والضرب مع الضرب الديكارتي .
أمثلة
- اليُعرَّف التأثير التافه لأي مجموعة G على أي مجموعة X بواسطة g ⋅ x = x لجميع g في G وجميع x في X ؛ أي أن كل عنصر من عناصر المجموعة يُحدث تبديلًا محايدًاعلى X. [ 14 ]
- في كل زمرة G ، يُعد الضرب من اليسار فعلًا من G على G : g ⋅ x = gx لكل g و x في G. هذا الفعل حر ومتعدٍ (منتظم)، ويشكل أساسًا لإثبات سريع لنظرية كايلي - أن كل زمرة متماثلة مع زمرة جزئية من الزمرة المتناظرة للتباديل للمجموعة G.
- في كل زمرة G ذات زمرة جزئية H ، يكون الضرب من اليسار فعلًا لـ G على مجموعة المشاركات G / H : g ⋅ aH = gaH لكل g و a في G. وبالتحديد، إذا لم تحتوي H على أي زمر جزئية طبيعية غير تافهة من G، فإن هذا يُنشئ تماثلًا من G إلى زمرة جزئية من زمرة التبديلات من الدرجة [ G : H ] .
- في كل مجموعة G ، يكون الاقتران فعلًا من G على G : g ⋅ x = gxg −1 . ويُستخدم عادةً الترميز الأسي لصيغة الفعل الأيمن: x g = g −1 xg ؛ وهي تحقق ( x g ) h = x gh .
- في كل مجموعة G مع مجموعة فرعية H ، يكون الاقتران هو فعل G على مرافقات H : g ⋅ K = gKg −1 لجميع g في G و K مرافقات H.
- إن تأثير Z على مجموعة X يحدد بشكل فريد ويتم تحديده بواسطة تشاكل ذاتي لـ X ، معطى بواسطة تأثير 1. وبالمثل، فإن تأثير Z / 2 Z على X يكافئ بيانات الانعكاس لـ X.
- تؤثر المجموعة المتناظرة S n ومجموعاتها الجزئية على المجموعة {1، ...، n } عن طريق تبديل عناصرها
- تؤثر مجموعة التناظر للمجسم متعدد السطوح على مجموعة رؤوس ذلك المجسم. كما تؤثر أيضًا على مجموعة أوجهه أو مجموعة حوافه.
- تؤثر مجموعة التناظر لأي شكل هندسي على مجموعة نقاط ذلك الشكل.
- بالنسبة لفضاء إحداثي V على حقل F مع مجموعة من الوحدات F * ، فإن التطبيق F * × V → V المعطى بواسطة a × ( x 1 , x 2 , ..., x n ) ↦ ( ax 1 , ax 2 , ..., ax n ) هو فعل مجموعة يسمى الضرب القياسي .
- تؤثر مجموعة التشاكل الذاتي لفضاء متجهي (أو رسم بياني ، أو مجموعة، أو حلقة ...) على الفضاء المتجهي (أو مجموعة رؤوس الرسم البياني، أو المجموعة، أو الحلقة ...).
- الزمرة الخطية العامة GL( n , K ) وزمرها الجزئية، وخاصة زمر لي الجزئية (بما في ذلك الزمرة الخطية الخاصة SL( n , K ) ، والزمرة المتعامدة O( n , K ) ، والزمرة المتعامدة الخاصة SO( n , K ) ، والزمرة التبادلية Sp( n , K ) ) ، هي زمر لي تؤثر على الفضاء المتجهي Kn . وتُجرى عمليات الزمرة بضرب المصفوفات من الزمر في المتجهات من Kn .
- تؤثر المجموعة الخطية العامة GL( n , Z ) على Zn بفعل المصفوفات الطبيعية. وتُصنَّف مدارات هذا التأثير بحسب القاسم المشترك الأكبر لإحداثيات المتجه في Zn .
- تؤثر المجموعة الأفينية بشكل متعدٍ على نقاط الفضاء الأفيني ، وللمجموعة الفرعية V من المجموعة الأفينية (أي الفضاء المتجهي) تأثير متعدٍ وحر (أي منتظم ) على هذه النقاط؛ {{sfnp|Reid|2005|p=170} في الواقع يمكن استخدام هذا لإعطاء تعريف للفضاء الأفيني .
- الزمرة الخطية الإسقاطية PGL( n +1, K ) ومجموعاتها الفرعية، ولا سيما مجموعات لي الفرعية، وهي مجموعات لي تؤثر على الفضاء الإسقاطي Pn ( K ) . هذا الفضاء هو خارج قسمة تأثير الزمرة الخطية العامة على الفضاء الإسقاطي. ومن الجدير بالذكر بشكل خاص الزمرة PGL(2, K ) ، التي تمثل تناظرات الخط الإسقاطي، وهي زمرة متعدية من الدرجة الثالثة، وتحافظ على النسبة التبادلية ؛ كما أن زمرة موبيوس PGL(2, C ) ذات أهمية خاصة.
- تؤثر التماثلات المستوية على مجموعة الصور والأنماط ثنائية الأبعاد، مثل أنماط ورق الجدران . ويمكن توضيح التعريف بشكل أدق بتحديد المقصود بالصورة أو النمط، على سبيل المثال، دالة للموقع بقيم ضمن مجموعة من الألوان. وتُعد التماثلات في الواقع مثالاً على الزمرة الأفينية (الفعل).
- تشكل المجموعات التي تعمل عليها مجموعة G فئة مجموعات G التي تكون فيها الكائنات مجموعات G والتشاكلات هي تشاكلات مجموعات G: الدوال f : X → Y بحيث يكون g ⋅ ( f ( x ) ) = f ( g ⋅ x ) لكل g في G.
- تؤثر زمرة غالوا لامتداد حقل L / K على الحقل L ولكن تأثيرها على عناصر الحقل الجزئي K يكون تافهاً فقط . تتوافق الزمر الجزئية لـ Gal ( L / K ) مع الحقول الجزئية من L التي تحتوي على K ، أي امتدادات الحقول الوسيطة بين L و K.
- تؤثر المجموعة الجمعية للأعداد الحقيقية ( R ، +) على فضاء الطور للأنظمة " حسنة السلوك " في الميكانيكا الكلاسيكية (وفي الأنظمة الديناميكية الأكثر عمومية ) عن طريق الإزاحة الزمنية : إذا كان t في R و x في فضاء الطور، فإن x يصف حالة النظام، ويتم تعريف t + x على أنه حالة النظام بعد t ثانية إذا كان t موجبًا أو قبل − t ثانية إذا كان t سالبًا.
- تؤثر المجموعة الجمعية للأعداد الحقيقية ( R , +) على مجموعة الدوال الحقيقية لمتغير حقيقي بطرق مختلفة، حيث يكون ( t ⋅ f )( x ) مساويًا، على سبيل المثال، لـ f ( x + t ) ، أو f ( x ) + t ، أو f ( xe t ) ، أو f ( x ) e t ، أو f ( x + t ) e t ، أو f ( xe t ) + t ، ولكن ليس f ( xe t + t ) .
- بفرض وجود تأثير المجموعة G على X ، يمكننا تعريف تأثير مستحث لـ G على مجموعة القوى لـ X ، وذلك بوضع g ⋅ U = { g ⋅ u : u ∈ U } لكل مجموعة جزئية U من X ولكل g في G. وهذا مفيد، على سبيل المثال، في دراسة تأثير مجموعة ماثيو الكبيرة على مجموعة مكونة من 24 عنصرًا، وفي دراسة التناظر في نماذج معينة من الهندسات المنتهية .
- تؤثر الكواترنيونات ذات المعيار 1 ( المتجهات )، كمجموعة ضربية، على الفضاء ثلاثي الأبعاد R³: لأي كواترنيون من هذا النوع z = cos α/2 + v sin α/2، فإن التطبيق f(x) = zₓ zₓ* هو دوران عكس عقارب الساعة بزاوية α حول محور يُعطى بواسطة متجه الوحدة v ؛ و z هو نفس الدوران ؛ انظر الكواترنيونات والدوران المكاني . هذا ليس تأثيرًا أمينًا لأن الكواترنيون -1 يُبقي جميع النقاط في مكانها، كما يفعل الكواترنيون 1 .
- بفرض وجود مجموعتين يساريتين على G ، هما X و Y ، توجد مجموعة يسارية على G، هي YX ، عناصرها عبارة عن دوال متغيرة على G، α : X × G → Y ، ولها فعل يساري على G يُعطى بالعلاقة g ⋅ α = α ∘ (id X × – g ) (حيث يشير " – g " إلى الضرب من اليمين في g ). تتميز هذه المجموعة على G بأن نقاطها الثابتة تُقابل دوالًا متغيرة على G → Y ؛ وبشكل أعم، فهي كائن أُسّي في فئة المجموعات على G.
الإجراءات الجماعية والمجموعات الفرعية
يمكن تمثيل مفهوم فعل المجموعة بواسطة زمرة الفعل G ′ = G ⋉ X المرتبطة بفعل المجموعة. وتُعدّ مجموعات رؤوس الزمرة بمثابة مُثبِّتات الفعل، بينما تُمثّل مُركِّبات الفعل مداراته.
التشاكلات والتماثلات بين مجموعات G
إذا كانت X و Y مجموعتين على G ، فإن التشاكل من X إلى Y هو دالة f : X → Y بحيث يكون f ( g ⋅ x ) = g ⋅ f ( x ) لكل g في G ولكل x في X. تُسمى تشاكلات المجموعات على G أيضًا بالخرائط المتغيرة أو خرائط G.
تركيب مورفيزمين هو مورفيزم أيضًا. إذا كان المورفيزم f تقابليًا، فإن معكوسه يكون مورفيزمًا أيضًا. في هذه الحالة، يُسمى f تماثلًا ، وتُسمى المجموعتان X و Y على G متماثلتين ؛ عمليًا، لا يمكن التمييز بين المجموعات المتماثلة على G.
بعض الأمثلة على التشاكلات:
- كل فعل منتظم لـ G يكون متماثلاً مع فعل G على G المعطى بالضرب من اليسار.
- كل فعل حر في G متماثل مع G × S ، حيث S هي مجموعة ما، و G تؤثر على G × S بالضرب من اليسار على الإحداثي الأول. ( يمكن اعتبار S مجموعة المدارات X / G ).
- كل فعل متعدٍ في G يكون متماثلاً مع الضرب الأيسر بواسطة G على مجموعة المشاركات اليسرى لبعض الزمر الجزئية H من G. ( يمكن اعتبار H زمرة التثبيت لأي عنصر من مجموعة G الأصلية ).
مع هذا المفهوم للتشكل، تشكل مجموعة جميع مجموعات G فئة ؛ هذه الفئة هي طوبولوجيا غروتينديك (في الواقع، بافتراض منطق كلاسيكي ، ستكون هذه الطوبولوجيا منطقية).
المتغيرات والتعميمات
يمكننا أيضًا دراسة تأثيرات المونويدات على المجموعات، باستخدام نفس البديهيتين المذكورتين أعلاه. مع ذلك، لا يُعرّف هذا التطبيقات التقابلية وعلاقات التكافؤ. انظر تأثير شبه المجموعة .
بدلاً من العمليات على المجموعات، يمكننا تعريف عمليات الزمر والمونيدات على كائنات من فئة عشوائية: نبدأ بكائن X من فئة ما، ثم نُعرّف عملية على X كتشاكل مونيد إلى مونيد التشاكلات الداخلية لـ X. إذا كان لـ X مجموعة أساسية، فيمكن نقل جميع التعريفات والحقائق المذكورة أعلاه. على سبيل المثال، إذا أخذنا فئة الفضاءات المتجهة، نحصل على تمثيلات الزمر بهذه الطريقة.
يمكننا اعتبار المجموعة G فئةً ذات عنصر واحد، حيث يكون كل تشاكل قابلاً للعكس . [ 15 ] وبالتالي، فإن فعل المجموعة (الأيسر) ليس إلا دالة (متغايرة) من G إلى فئة المجموعات ، وتمثيل المجموعة هو دالة من G إلى فئة الفضاءات المتجهة . [ 16 ] ومن ثم، فإن التشاكل بين مجموعات G هو تحويل طبيعي بين دوال فعل المجموعة. [ 17 ] وبالمثل، فإن فعل شبه المجموعة هو دالة من شبه المجموعة إلى فئة المجموعات أو إلى فئة أخرى.
إضافةً إلى التأثيرات المستمرة للمجموعات الطوبولوجية على الفضاءات الطوبولوجية، يُنظر أيضاً في التأثيرات الملساء لمجموعات لي على المشعبات الملساء ، والتأثيرات المنتظمة للمجموعات الجبرية على المتنوعات الجبرية ، وتأثيرات مخططات المجموعات على المخططات . جميع هذه أمثلة على كائنات المجموعات التي تؤثر على كائنات من فئتها المعنية.
معرض
مدار مثلث كروي أساسي (مُحدد باللون الأحمر) تحت تأثير المجموعة الثمانية السطوح الكاملة
مدار مثلث كروي أساسي (مُحدد باللون الأحمر) تحت تأثير المجموعة العشرية الوجوه الكاملة
انظر أيضاً
الاقتباسات
- ↑ إي وتشانغ (2010). دورة في الجبر المجرد . ص 144.
- ↑ وقد تم ذلك، على سبيل المثال، من قبل سميث (2008). مقدمة في الجبر المجرد . ص 253.
- ↑ "تعريف: بديهيات فعل المجموعة اليمينية" . ويكي البرهان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 ديسمبر 2021 .
- 1 2 كانتور (1972) ، ص. 261.
- ↑ ثورستون (1997) ، التعريف 3.5.1 (رابعاً).
- ↑ كابوفيتش (2009) ، ص 73.
- ↑ ثورستون (1980) ، ص 176.
- ↑ هاتشر (2002) ، ص 72.
- ^ ماسكت (1988) ، II.A.1، II.A.2.
- ↑ توم ديك (1987) .
- ↑ بروسيسي، كلاوديو (2007). زمر لي: مدخل من خلال الثوابت والتمثيلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 5. ISBN 9780387289298تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2017 .
- ↑ أرتين (2010) ، الاقتراح 6.8.4 في الصفحة 179.
- ↑ كارتر (2009) ، ص 200.
- ↑ إي وتشانغ (2010). دورة في الجبر المجرد . ص 145.
- ^ بيروني (2024) ، ص 7-9
- ^ بيروني (2024) ، ص 36-39
- ^ بيروني (2024) ، ص 69-71
مراجع
- آرتين، مايكل (2010). الجبر (ملف PDF) . بيرسون للتعليم . رقم ISBN 978-0-132-41377-0.
- أشباخر، مايكل (2000). نظرية الزمر المنتهية . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-78675-1MR 1777008 .
- كارتر، ناثان (2009). نظرية الزمر البصرية ( الطبعة الأولى). الجمعية الرياضية الأمريكية. ISBN 978-0883857571.
- دوميت، ديفيد؛ ريتشارد فوت (2003). الجبر المجرد ( الطبعة الثالثة). وايلي. ISBN 0-471-43334-9.
- إي، مينكينغ؛ تشانغ، شو-تي (2010). دورة في الجبر المجرد . وورلد ساينتيفيك. ISBN 978-981-4271-88-2.
- هاتشر، ألين (2002)، الطوبولوجيا الجبرية ، مطبعة جامعة كامبريدج، رقم ISBN 978-0-521-79540-1، MR 1867354 .
- كانتور، وليام م. (1972). " ك - المجموعات المتجانسة " (PDF) . الرياضيات Zeitschrift . 124 : 261 – 265. دوى : 10.1007 / BF01113919 . السيد 0306296 . S2CID 14915120 .
- ريد، مايلز (2005). الهندسة والطوبولوجيا . كامبريدج، المملكة المتحدة: نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 9780521613255.
- روتمان، جوزيف (1995). مدخل إلى نظرية الزمر . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات 148 ( الطبعة الرابعة). سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 0-387-94285-8.
- سميث، جوناثان د.هـ. (2008). مقدمة في الجبر المجرد . كتب مدرسية في الرياضيات. مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-6371-4.
- كابوفيتش، مايكل (2009)، المتشعبات الزائدية والمجموعات المنفصلة ، كلاسيكيات بيركهاوزر الحديثة، بيركهاوزر، ص. xxvii+467، ISBN 978-0-8176-4912-8Zbl 1180.57001
- ماسكيت ، برنارد (1988)، المجموعات كلاينية ، Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften، المجلد. 287، سبرينغر-فيرلاغ، الصفحات XIII+326، Zbl 0627.30039
- بيروني، باولو (2024)، مدخل إلى نظرية الفئات ، وورلد ساينتيفيك، doi : 10.1142/9789811286018_0005 ، ISBN 978-981-12-8600-1
- ثورستون، ويليام (1980)، هندسة وطوبولوجيا الفضاءات ثلاثية الأبعاد ، محاضرات برينستون، ص 175، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 27 يوليو 2020 ، تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2016
- ثورستون، ويليام ب. (1997)، الهندسة والطوبولوجيا ثلاثية الأبعاد. المجلد 1 ، سلسلة برينستون الرياضية، المجلد 35، مطبعة جامعة برينستون، الصفحات x+311، Zbl 0873.57001
- توم ديك ، تامو (1987)، مجموعات التحويل ، دراسات دي جرويتر في الرياضيات، المجلد. 8، برلين: والتر دي جرويتر وشركاه، ص. 29، دوى : 10.1515/9783110858372.312 ، ISBN 978-3-11-009745-0، MR 0889050
روابط خارجية
- نظرية الزمر
- إجراءات جماعية
- نظرية تمثيل المجموعات
- التناظر
