自由积
数学术语
数学群论中,自由积(英语:free product,法语:produit libre)是从两个以上的构造出一个群的一种操作。两个群G和H的自由积,是一个新的群G ∗ H。这个群包含G和H为子群,由G和H的元素生成,并且是有以上性质的群之中“最一般”的。自由积一定是无限群,除非G和H其一是平凡群。自由积的构造方法和自由群(由给定的生成元集合所能构造出的最一般的群)相似。
定义
这个群包含G和H为子群,由G和H的元素生成,并且是有以上性质的群之中“最一般”的。自由积一定是无限群,除非G和H其一是平凡群。自由积的构造方法和自由群(由给定的生成元集合所能构造出的最一般的群)相似。
建构方式
若G和H是群,以G和H形成的是以下形式的乘积:
其中 是G或H的。这种字可以用以下的操作简化:
每个简约字都是G的元素和H的元素交替的积,例如:
自由积G∗H的元素是以G和H形成的简约字,其上的运算是将两字接合后简化。
例如若G是无穷循环群,H是无穷循环群,则G∗H的元素是x的幂和y的幂交替的积。此时G∗H同构于以x和y生成的自由群。
设 是群的一个族。用 形成的字,也可以用上述操作简化为简约字。
仿上可定义出 的自由积。
表示
是G的一个展示(SG是生成元的集合,RG是关系元的集合)
又设
是H的一个展示。那么
即是G∗H是G的生成元和H的生成元所生成,而其关系是G的关系元和H的关系元所组成。(两者都是不交并。)
性质
将 自然地映射到 的群同态是内射,故此这个群同态将 嵌入到 中为子群。
泛性质
设G是群, 是由群组成的一个族,有一族群同态 。那么存在唯一的群同态 ,使得对所有 都有 。
其中 是把 嵌入到 中的群同态。
推广
共合积(英语:amalgamated (free) product或free product with amalgamation,法语:produit (libre) amalgamé)是自由积的推广。设G和H是群,又设F是另一个群,并有群同态
对F中所有元素f,在自由积G∗H中加入关系
便得出其共合积。换言之,在G∗H中取最小的正规子群N,使得上式左方的元素都包含在内,则商群就是共合积 。
共合积可视为在群范畴中图表 的推出
塞弗特-范坎彭定理指,两个路径连通的拓扑空间沿着一个路径连通子空间接合的并,其基本群是这两个拓扑空间的基本群的共合积。
共合积及与之相近的HNN扩张,是讨论在树上作用的群的Bass–Serre理论的基本组件。
参考资料
最新修订时间:2023-01-08 10:08
目录
概述
定义
建构方式
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