抽象代數:群、環與域
同構
同構是說兩個結構是同一樣東西穿著不同的衣裳。如果你能把它們的元素完美地配對起來,而且這種配對尊重每一個運算,那麼關於其中一個為真的任何事情,對另一個也為真——區別只在元素的名字。這是數學正式表達「它們本質上完全相同」的方式。
形式地說,同構是既是雙射又是同態的映射:它保持運算,並把兩個結構的元素恰好一一配對、沒有任何剩餘。由於它可逆、其逆也是同態,這種關係是完全對稱的——雙方地位平等。以此相連的兩個結構稱為同構的。
「在同構意義下」對對象進行分類是代數的核心目標之一:與其列出一串看上去相像的群的無盡清單,不如把每一種真正不同的形態描述一次。困難之處往往在於證明兩個結構並不同構——為此你要找一個不變性質,比如元素個數、某給定階的元素個數,或運算是否可交換,使一個具有而另一個不具有。
模 4 加法下的整數與單位四次根 {1, i, -1, -i} 在乘法下是同構的:把 1 與 i 對應,因為反覆相加恰好對應 i 的冪的相乘。兩者都是 4 階循環群,是同一結構穿著不同的衣裳。
ℤ/4ℤ ≅ 乘法下的單位四次根。
大小相等是同構的必要條件,而非充分條件。存在兩個真正不同的 4 階群——循環群和克萊因四元群——它們元素個數相同,卻不同構,因為其元素的階各不相同。
另見