Homomorfizm

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Homomorfizm – funkcja odwzorowująca jedną algebrę ogólną (czyli strukturę algebraiczną taką jak grupa, pierścień czy przestrzeń wektorowa) w drugą, zachowująca przy tym odpowiadające sobie operacje. Jest to podstawowe narzędzie w badaniu i porównywaniu algebr.

[edytuj] Definicja

Niech:

$\mathcal A=(A, f_1,...,f_n)$ i $\mathcal B=(B, g_1,...,g_n)$ będą algebrami ogólnymi tego samego typu,
$h: A \to B$ będzie funkcją przekształcającą zbiór $A$ w zbiór $B$ ,
dla $i = 1,..., n$ niech $a (i)$ będzie arnością operacji $f i$ oraz $g i$ (liczba argumentów obu funkcji musi być równa, ponieważ algebry $\mathcal A$ i $\mathcal B$ mają ten sam typ).

Wtedy $h$ jest homomorfizmem algebry $\mathcal A$ w algebrę $\mathcal B$ , jeśli dla każdego $i = 1,..., n$ oraz ciągu $(x 1, x 2,..., x a (i))$ elementów zbioru $A$ zachodzi równość:

h (f i (x 1, x 2,..., x a (i))) = g i (h (x 1), h (x 2),..., h (x a (i)))

Oznacza to, że dla każdego $i = 1,..., n$ odwzorowanie $h$ przeprowadza operację $f i$ w operację $g i$ .

Każdy typ struktury algebraicznej posiada swój własny typ homomorfizmu np:

homomorfizm grupowy
homomorfizm pierścieniowy
przekształcenie liniowe (homomorfizm przestrzeni wektorowych)

[edytuj] Przykład

Niech $G = (G, + ,0)$ oraz $\mathrm H = (H, \oplus, \theta)$ będą grupami abelowymi oraz $h: G \to H$ . Załóżmy, że $\forall_{a, b \in G}\; h(a + b) = h(a) \oplus h(b)$ . Wtedy $h$ jest homomorfizmem grupy $G$ w grupę $H$ . Istotnie, $h$ przeprowadza działanie grupowe $+$ na działanie $\oplus$ na mocy powyższego założenia.

Ponadto można łatwo pokazać, że $h$ przekształca element neutralny względem działania w $G$ na element neutralny względem działania $H$ , to znaczy ma miejsce równość $h (0) = θ$ . Podobnie, nietrudno wykazać, że $\forall_{a \in G}\; h(-_+a) = -_\oplus h(a)$ .

Załóżmy że grupa $G$ to zbiór liczb naturalnych z działaniem dodawania $+$ , a grupa $H$ to zbiór liczb rzeczywistych ze zwyczajnym mnożeniem zapisywanym jako $\mathrm \oplus$ . Wtedy homomorfizmem $h (x)$ może być funkcja exponencjalna $h (x) = e x$ , która tłumaczy dodawanie $2 + 3 = 5$ na mnożenie $e 2 * e 3 = e 5$ .

[edytuj] Rodzaje homomorfizmów

Homomorfizm, który jest:

iniekcją, nazywamy monomorfizmem,
suriekcją, nazywamy epimorfizmem,
bijekcją, nazywamy izomorfizmem (zatem każdy monomorfizm będący jednocześnie epimorfizmem jest izomorfizmem),
odwzorowaniem struktury w samą siebie, nazywamy endomorfizmem,
wzajemnie jednoznacznym odwzorowaniem struktury w samą siebie (tzn. będący jednocześnie izomorfizmem i endomorfizmem), nazywamy automorfizmem.