|群论—抽象代数和现代代数的基础,其本质特征尽在一个三角形中


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【|群论—抽象代数和现代代数的基础,其本质特征尽在一个三角形中】
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  • 彭罗斯拼图上的十二面体
当我们讨论数学的美及其对称性时 , 我们经常忽略它们到底是什么(本质是什么) 。 在这篇文章中 , 我将介绍被称为群论的数学研究 , 它是被称为抽象代数和现代代数领域的基础 。
三角形的对称性
我将从三角形的对称性开始 , 作为一种粗略的方式来理解即将到来的术语 。 我要做的就是从基本几何中提炼出一般意义 。

定义1:三角形 , 三角形是平面内任何三个唯一的点 , 或平面内任何三条唯一直线所围成的区域 。

定义2:等边三角形 , 如果一个三角形的三条边长度相等 , 我们就说这个三角形是等边的 。
根据基本几何学 , 我们知道等边三角形的3个内角也是相等的 。 欧几里德以如下方式构建等边三角形 。
因为这两个圆共享一个半径 , 而且所有三个点都位于两个圆上 , 所以任何两个圆之间的距离必须是相同的 。 稍后我们将看到这意味着什么 。
以这里给出的三角形ABC为例 。 我们可以沿着它的一条平分线进行反射 , 或者我们可以将它旋转三分之一圈 。 这里用r代表旋转 , 用f代表反射 。
我们可以看到 , 通过这些操作正好可以得到6种结果 , 举例来说:
可以想到 , 三角形的对称性对应于字母的重新排列 , 并且旋转和反射足以得到所有这些结果 。 如果你想尝试一下 , 从一张纸上剪下一个三角形 , 并尝试2或3个反射或旋转的每个组合 。 把它们做成一个表格 , 看看每个角的位置 。
然后我们最终发现三角形{abc有一系列的旋转和反射使它保持不变;这些都是由一次旋转和一次反射“构建”而成的 。
  • 这里 , e是 \"自身\" , 即 \"什么都不做\" 。
我们把这些称为对称性 , 这仍然不是一个很好的解释 。 我们更进一步 , 把具有这些对称性的三角形写成(T , G) , 其中:
T={abc , G=(r , f , r^2 , rf , r^2f) 。 你可以认为这是在描述一个等边三角形的属性:它是一个由三点组成的集合 , 其中某些旋转和反射(G中的那些)让它保持不变 。 我们现在称这些为对称性 , 但在不久之后会再一次完善定义 。
什么是群???

定义3:群 , 一个群是一个集合X , 与一种乘法(当a与b相乘时写成ab)相结合 , 使得:

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