群論中第一同構定理和第二同構定理有哪些比較容易理解的應用?

時間 2021-05-06 17:44:06

1樓:士不可以不弘毅

這裡主要舉一些第一同構定理的有意思的應用.

1.我們看群 ,其中 表示單位圓周(在複數乘法意義下是個群),考慮同態:

顯然這是乙個滿同態(事實上也是 的covering map),並且不難發現: ,於是根據第一同構定理,我們得到了: ,幾何(拓撲)上的解釋就是,把實數軸上整數點等同起來(捏成乙個點),是乙個單位圓周,這和拓撲裡面是一致的.

2.考慮一般線性群 和 ,定義同態:

可見這也是個滿射,可見其核(的單位元是1!): ,根據第一同構定理可以得到:

(挺漂亮一式子哈)

3.要用線性空間的角度看,畢竟線性空間 就是乙個Abel群,那麼這個時候第一同構定理是:如果 是乙個線性對映,則 ,這也就是在說,核的維數+像的維數= 的維數.

4.域擴張中也有應用, 設是乙個域擴張,設 是 的代數元,考慮多項式環 與域 之間的同態 ,定義為代入 求值: .

由於 algebraic over 的,因此 , 而 又是個主理想環(PID), 因此 , for some [1] ,並且 的像就是 新增了 的代數擴張: ,因此由第一同構定理:

舉個例子,取 , , ,因此可以得到:

(挺漂亮一式子哈)

在英語中,為啥第一和第二是first和second,不是once和twice呢?

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