群論
群論(ぐんろん、group theory)
群を研究する学問。
環・体・ベクトル空間などは、演算や公理が付与された群とみなすことができる。
$ X が集合であるとき、写像$ \phi : X \times X → X のことを集合$ X 上の演算という
ある一つの変換操作または演算を元
群論がなぜ生まれたか
群論は対称性(Symmetry)を調べる過程で生まれた
対称性とは
Sを数学的対象とする
数、集合、ベクトル空間、距離空間、多様体、等
Sの対称性 = Sの数学的構造を保つ全単射
→全単射、自己同型
対称性は群を生み出す
代数的構造は半群、モノイド、群、環、体などがある。
https://gyazo.com/57725b2d4385b1913c769ece522b33bb
ref: https://keito.luxe/2020/01/25/algebra/
マグマ
半群
モノイド
群
環
整域
体
イデアル
群論がどういう役に立つか
数学の代数構造の分類をするのに役に立つ
→代数的構造
集合に定まっている算法(演算ともいう)や作用によって決まる構造
化学での例
下記のような物体$ \mathrm{NH_3} について
https://gyazo.com/163bee8136de883236ad8c185add80db
中心にある$ C_3 の対称操作、ここでは回転を施すと、
$ S_1 \Rarr S_2、\ S_2 \Rarr S_3、\ S_3 \Rarr S_1
に移動する。これを行列とベクトルで表現すると、
$ \begin{pmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ 1 & 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} S_1 \\ S_2 \\ S_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} S_2 \\ S_3 \\ S_1 \end{pmatrix}
出典: 群論と結晶場
原文では$ (\mathrm{NH_3} \hspace{2mm} etc) になっていたけどなんでetcがついているかわからない。
群論の一般化?
普遍代数まで行くと群の公理をさらに一般化した面白そうなとこに行ける
確認用
Q. 群論
Q. 演算
Q. 代数的構造
Q. 群論がなぜ生まれたか
Q. 群論は何に役立つか
Q. 対称性
参考
群論 - Wikipedia
群 (数学) - Wikipedia
代数的構造の関係を図示してみた(マグマ、半群、モノイド、群、アーベル群、環、可換環、整域、体)
基礎数学I 抽象代数メモ① 群・環・体 - YouTube
群論は楽しい! Part 1. 暗号の基盤にもなる抽象代数学の基礎をまとめました | by Daisuke Ishii | 【Team AI】Machine Learning Community in Tokyo | Medium
https://youtu.be/dO1T5-N3k1U
https://www.youtube.com/watch?v=Kg4_nU-hpug
本
『群論入門 (新数学シリーズ 7)』稲葉 栄次
『群と表現 (理工系の基礎数学 9)』吉川 圭二
『代数学1 群論入門 (代数学シリーズ)』雪江 明彦
群論・位相空間論等を学ぶためのリンク
関連
数学的構造
代数的構造
対称群
巡回群
#数学 #代数学