SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 14
Downloaden Sie, um offline zu lesen
Operaciones binarias
Definici´on 6 Llamaremos operaci´on binaria (interna)
definida sobre un conjunto A a una funci´on definida
A × A → A.
A × A → A
(a, b) → a ∗ b
Tambi´en se pueden definir operaciones binarias llama-
das externas
A × B → B
(a, b) → a ∗ b
por ejemplo, el producto de un escalar (n´umero real)
por un vector, que da como resultado otro vector.
Incluso se pueden definir operaciones sobre los ele-
mentos de un conjunto, dando como resultado un e-
lemento de otro conjunto distinto (el producto escalar
de dos vectores es un ejemplo de ello).
Propiedades y elementos notables
Propiedad asociativa: para cada a, b, c ∈ A se verifi-
ca (a ∗ b) ∗ c = a ∗ (b ∗ c).
Propiedad conmutativa: para cada a, b ∈ A se veri-
fica a ∗ b = b ∗ a.
Leyes de cancelaci´on: a la izquierda si a∗b = a∗c ⇒
b = c.
Si tenemos una segunda operaci´on :
Propiedad distributiva: para cada a, b, c ∈ A se veri-
fica a (b ∗ c) = (a b) ∗ (a c).
10
Algunos elementos del conjuntos A se pueden com-
portar de forma notable con respecto a la operaci´on ∗
Elemento neutro e: a∗e = e∗a = a para cada a ∈ A.
Elemento absorbente z: a ∗ z = z ∗ a = z para cada
a ∈ A.
Elemento idempotente: a ∗ a = a.
Elemento inversible: a es inversible si existe a tal
que a ∗ a = a ∗ a = e.
Estructuras algebraicas
Cuando tenemos uno o m´as conjuntos con una o va-
rias operaciones binarias, con unas determinadas pro-
piedades y unos determinados elementos notables, es-
tamos ante una estructura algebraica
A veces, si el conjunto sobre el que act´ua una opera-
ci´on es finito A = {a1, a2, . . . , an} es posible representar
dicha operaci´on mediante una tabla de la forma
∗ a1 · · · aj · · · an
a1
...
... ...
ai · · · · · · ai ∗ aj · · · · · ·
... ...
an
...
Las estructuras se representan agrupando bajo un par´entesis
el conjunto y las operaciones que act´uan sobre ´el, e-
jemplo (A, ∗) o bien (A, ∗, ).
11
Morfismos Dadas dos estructuras algebraicas simila-
res (con las mismas propiedades) se llamar´a homo-
morfismo a una funci´on entre los conjuntos que res-
peta la estructura, por ejemplo, si (A, ∗) y (B, ) son
dos estructuras algebraicas un homomorfismo ser´a u-
na funci´on f: A → B que verifica
f(a ∗ b) = f(a) f(b)
para cada par de elementos a, b ∈ A.
Cuando los homomorfismos son inyectivos o sobre-
yectivos reciben nombres especiales, estos son los si-
guientes:
Monomorfismo: si es inyectivo.
Epimorfismo: si es sobreyectivo.
Isomorfismo: si es biyectivo.
Ejemplo:
Dados conjuntos {a, b, c} y {1, 2, 3} con operaciones
definidas mediante las respectivas tablas
∗ a b c
a a b c
b b b b
c c b b
1 2 3
1 1 1 1
2 1 2 3
3 1 3 1
se observa que son isomorfas mediante la funci´on
a 2
b 1
c 3
.
12
Teor´ıa de Grupos
Semigrupos
S = ∅ es semigrupo si est´a dotado de una
operaci´on binaria ∗ (interna) que verifica la
propiedad
Asociativa: a ∗ (b ∗ c) = (a ∗ b) ∗ c
diremos que es un semigrupo conmutativo si
se verifica, adem´as, la propiedad
Conmutativa: a ∗ b = b ∗ a
Ejemplos: Son semigrupos conmutativos:
• El conjunto N provisto de la suma (N, +).
• El conjunto Z provisto del producto (Z, ·).
Ejemplos:
• N con la operaci´on a ∗ b = ab no es un semigrupo.
• Z con la operaci´on de sustraci´on tampoco es semi-
grupo.
Ejemplo: (P(A), ∪) y (P(A), ∩) son dos semigrupos
conmutativos.
Ejemplos:
• Si A = ∅ y AA = {f | f : A → A}, entonces (AA, ◦) es
un semigrupo no conmutativo.
• (Mn, ·) es un semigrupo no conmutativo.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 1
Subsemigrupos
Dado un semigrupo (S, ∗) y un subconjunto
A ⊆ S diremos que es un subsemigrupo si res-
tringiendo la operaci´on ∗ a los elementos de
A se sigue teniendo una estructura de semi-
grupo, es decir (A, ∗) es tambi´en semigrupo.
Es evidente que la ´unica condici´on para que A sea
subsemigrupo de S es que la restricci´on de ∗A sea una
operaci´on. Cuando un conjunto cumple esta condici´on
se suele decir que A es cerrado para la operaci´on.
En la figura, A no ser´ıa subsemigrupo de S.
Ejemplos:
• Dado el semigrupo (Z, +) El subconjunto 2Z de los
enteros pares es subsemigrupo, en cambio el conjunto
de los impares no lo es.
• En el semigrupo (AA, ◦) el subconjunto de las fun-
ciones biyectivas S(A) es un subsemigrupo.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 2
Monoides
Dado un semigrupo (S, ∗) diremos que tiene
elemento neutro si existe un elemento distin-
guido e ∈ S que verifica e∗a = a∗e = a ∀a ∈
S.
Teorema 1 En todo semigrupo, el elemento
neutro, si existe, debe ser ´unico.
A un semigrupo con elemento neutro se le
llama monoide. Si adem´as el semigrupo es
conmutativo se le llama monoide conmutati-
vo.
Ejercicio: Determina cu´ales de los ejemplos de se-
migrupos ya vistos son tambi´en monoides.
Ejemplos:
• La estructura (N, +) es monoide, en cambio
(Z+, +) no lo es, puesto que 0 /∈ Z+.
• Las matrices reales Mn×m forman un monoide con-
mutativo con la operaci´on + de matrices. Si conside-
ramos las matrices cuadradas con el producto (Mn×n, ·)
tenemos un monoide no conmutativo.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 3
Submonoides
Dado un monoide (S, ∗), un subconjunto A ⊆
S es submonoide, si adem´as de ser subse-
migrupo, contiene al elemento neutro. Por
tanto, seg´un vimos anteriormente se verifica
Teorema 2 Sea (S, ∗) un monoide y A ⊆ S.
Las condiciones necesarias y suficientes para
que el subconjunto A sea submonoide son:
1) Que sea cerrado para la operaci´on, es de-
cir: a, b ∈ A ⇒ a ∗ b ∈ A.
2) e ∈ A.
Ejemplo: Llamaremos nZ al conjunto de los pro-
ductos de un entero n por todos los elementos de
Z. Si n > 1 obtenemos que (nZ, +) son submonoides
de (Z, +), en cambio (nZ, ·) son subsemigrupos (y no
submonoides) de (Z, ·) (que s´ı es monoide).
Prof. Francisco Rodr´ıguez 4
El Semigrupo Libre de las cadenas
Llamaremos alfabeto a un conjunto Σ al que
se le exige que ning´un elemento pueda ser
formado por yuxtaposici´on de elementos del
propio Σ. A los elementos de Σ se les llama
tambi´en cadenas de longitud 1.
Yuxtaponiendo dos elementos de Σ se obtie-
ne un nuevo elemento de un conjunto de ca-
denas de longitud 2. Este proceso se puede
extender recursivamente para formar cade-
nas de longitud n. Si denominamos Σ1 = Σ,
entonces
Σn = {xy | x ∈ Σ, y ∈ Σn−1} n > 1
El conjunto de todas las cadenas –de longi-
tud mayor o igual que 1– se representa por
Σ+ =
∞
n=1
Σn.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 6
Consideramos de forma axiom´atica la exis-
tencia de una cadena ε que no pertenece a
ning´un Σn y que llamaremos cadena de lon-
gitud 0, o bien, cadena nula. Esta cadena
tiene la propiedad de dejar invariante a cual-
quier cadana por yuxtaposici´on, es decir
xε = εx = x ∀x ∈ Σn
Por ´ultimo, llamaremos Σ∗ al conjunto for-
mado por las cadenas de cualquier longitud,
incluida la cadena nula.
Σ∗ = Σ+ ∪ {ε}
Este conjunto, dotado con la operaci´on bina-
ria de yuxtaponer dos cadenas, tambi´en lla-
mada concatenaci´on, verifica la propiedad
asociativa, y adem´as tiene elemento neutro
ε. Se le conoce con el nombre de Semigrupo
libre de las cadenas (aunque en realidad sea
un monoide) y juega un importante papel en
la teor´ıa de lenguajes formales.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 7
Grupos
Llamaremos grupo a un conjunto G con un
operaci´on interna ∗ que verifica las siguientes
propiedades:
• Asociativa: (a ∗ b) ∗ c = a ∗ (b ∗ c) para cada
a, b, c ∈ G.
• Existe un elemento neutro e ∈ G tal que
a ∗ e = e ∗ a = a para cada a ∈ G.
• Existencia de inversos: para cada a ∈ G,
existe un elemento a ∈ G tal que a ∗ a =
a ∗ a = e.
Si adem´as cumple la propiedad conmutativa:
a ∗ b = b ∗ a, entonces diremos que el grupo
es conmutativo, pero se emplea con mayor
frecuencia el t´ermino de grupo abeliano en
honor del matem´atico noruego Niels Henrik
Abel (1802-1829).
Prof. Francisco Rodr´ıguez 8
Ejemplo: El monoide (N, +) no es un grupo, puesto
que ning´un elemento, exepto el elemento neutro 0,
tiene inverso. Ahora bien, los conjuntos Z, Q, R y
C son todos grupos abelianos con la operaci´on suma
tambi´en llamados grupos abelianos aditivos.
Ejemplo: Ninguno de los conjuntos num´ericos del
ejemplo anterior son grupos con la operaci´on producto
¿porqu´e?, si bien los conjuntos Q∗, R∗ y C∗ son grupos
abelianos multiplicativos.
Ejemplo: Dado un conjunto A el conjunto S(A)
formado por todas las aplicaciones biyectivas A → A,
junto con la operaci´on composici´on de funciones ◦
forman un grupo.
Como todo grupo es un monoide, el elemento
neutro debe ser ´unico, y adem´as se cumple:
Teorema 5 Si (G, ∗) es un grupo entonces
cada elemento a ∈ G tiene un ´unico inverso.
Teorema 6 Sea (G, ∗) un grupo y sean a, b, c ∈
G, entonces:
1) a ∗ b = a ∗ c ⇒ b = c
2) b ∗ a = c ∗ a ⇒ b = c
Prof. Francisco Rodr´ıguez 9
Teorema 7 Sea (G, ∗) un grupo, y sean a, b ∈
G. Entonces,
1) e = e
2) (a ) = a
3) (a ∗ b) = b ∗ a
4) La ecuaciones a ∗ x = b y x ∗ a = b tienen
soluci´on ´unica en G
Hasta ahora hemos usado el s´ımbolo ∗ pa-
ra representar la operaci´on de un grupo, pe-
ro ´esto no es lo habitual. Generalmente la
notaci´on aditiva emplea el s´ımbolo + y se
suele emplear cuando nos referimos a grupos
abelianos; la notaci´on multiplicativa emplea
el s´ımbolo · (o ning´un s´ımbolo) y se emplea
cuando nos referimos a cualquier grupo ge-
n´erico.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 10
Notaci´on aditiva
• El elemento neutro se
representa por 0
• El elemento inverso a
lo representamos −a
(opuesto).
• La expresi´on a + (−b)
se puede indicar de la
forma a − b
• Si n ∈ Z+ definimos
na =
n veces
a + a + · · · + a
• Se generaliza el pun-
to anterior a todo Z
definiendo 0a = 0 y
si n ∈ Z+ (−n)a =
−(na) = n(−a).
• Se prueba que para
cualesquiera n, m ∈ Z
y cualquier a ∈ G se
cumple
(m + n)a = ma + na
(m − n)a = ma − na
(mn)a = m(na)
Notaci´on multiplicativa
• El elemento neutro se
representa por e.
• El elemento inverso a
lo representamos a−1.
• A veces ab−1 lo repre-
sentamos
a
b
= a/b.
• Si n ∈ Z+ definimos
an
=
n veces
a · a · · · · · a
• Se generaliza el punto
anterior a todo Z defi-
niendo a0 = e y si n ∈
Z+, a−n = (an)−1
=
(a−1)
n
.
• Se prueba que para
cualesquiera n, m ∈ Z
y cualquier a ∈ G se
cumple
am+n = aman
am−n = am · a−n
amn = (am)n
Prof. Francisco Rodr´ıguez 11
El grupo aditivo de los enteros modulares
Hemos definido el conjunto Zn mediante una relaci´on
de equivalencia en Z que llam´abamos de congruencia
m´odulo n
a ≡ b (mod n) ⇐⇒ b − a es m´ultiplo entero de n
obteni´endose el conjunto de los enteros modulares
Zn = {[0], [1], . . . , [n − 1]}
Podemos dotar a ´este conjunto Zn de una operaci´on
suma definida
[a] + [b] = [a + b]
Teorema 8 La operaci´on suma en Zn est´a bien defi-
nida, es decir es independiente de los representantes
de clase elegidos.
Ejercicio: comprueba que (Zn, +) tiene estructura de
grupo.
Ejemplo: Las tablas de Z2 y Z5 son las siguientes
+ [0] [1]
[0] [0] [1]
[1] [1] [0]
+ [0] [1] [2] [3] [4]
[0] [0] [1] [2] [3] [4]
[1] [1] [2] [3] [4] [0]
[2] [2] [3] [4] [0] [1]
[3] [3] [4] [0] [1] [2]
[4] [4] [0] [1] [2] [3]
Ejercicio: Si definimos el producto [a] · [b] = [ab], ¿Es
(Zn, ·) un grupo? ¿Y si quitamos [0], es (Z∗
n, ·) grupo?
Escribe las tablas para Z∗
4 y Z∗
5 y analiza las diferencias.
En adelante, [x] en Zn lo representaremos por x.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 12
Grupos Sim´etricos
Ya hemos visto que dado A, el conjunto S(A)
de las aplicaciones biyectivas es un grupo. Si
A es finito entonces a las aplicaciones biyec-
tivas A → A se les llaman permutaciones y al
grupo de las permutaciones S(A) se le suele
representar como Sn (donde n es el cardinal
de A) y se le conoce como el grupo sim´etrico
en n letras o n s´ımbolos.
Sin ninguna p´erdida de generalidad, podemos
suponer que el conjunto A = {1, 2, . . . , n}.
Si σ ∈ Sn y σ(i) = si, se acostumbra a usar
una notaci´on para representarla
σ =
1 2 · · · n
s1 s2 · · · sn
Llamaremos producto de permutaciones a la
composici´on como funciones, es decir στ =
τ ◦ σ.
Ejemplo: En el grupo sim´etrico S4 si
σ =
1 2 3 4
2 4 1 3
y τ =
1 2 3 4
4 2 1 3
Prof. Francisco Rodr´ıguez 13
entonces
στ =
1 2 3 4
2 4 1 3
1 2 3 4
4 2 1 3
=
1 2 3 4
2 3 4 1
Bajo esta notaci´on el elemento neutro ser´a
la permutaci´on identidad
e =
1 2 · · · n
1 2 · · · n
.
Teorema 9 El grupo Sn tiene n! elementos.
Ejemplo: El grupo sim´etrico S3 tiene 3! = 6 ele-
mentos que son
e =
1 2 3
1 2 3
ρ1 =
1 2 3
2 3 1
ρ2 =
1 2 3
3 1 2
µ1 =
1 2 3
1 3 2
µ2 =
1 2 3
3 2 1
µ3 =
1 2 3
2 1 3
donde e act´ua como elemento neutro y la tabla para
este grupo queda de la forma:
e ρ1 ρ2 µ1 µ2 µ3
e e ρ1 ρ2 µ1 µ2 µ3
ρ1 ρ1 ρ2 e µ2 µ3 µ1
ρ2 ρ2 e ρ1 µ3 µ1 µ2
µ1 µ1 µ3 µ2 e ρ2 ρ1
µ2 µ2 µ1 µ3 ρ1 e ρ2
µ3 µ3 µ2 µ1 ρ2 ρ1 e
Prof. Francisco Rodr´ıguez 14
Subgrupos
Diremos que un subconjunto H de un grupo
G es subgrupo si es grupo con la restricci´on
de la operaci´on de G en H.
En lo que sigue usaremos notaci´on multipli-
cativa.
Por tanto, que H es subgrupo si verifica:
1) Que sea cerrado para la operaci´on, es de-
cir: a, b ∈ H ⇒ ab ∈ H.
2) e ∈ H.
3) Para cada a ∈ H, se tiene que a−1 ∈ H.∗
Ejemplo: Dado cualquier grupo G, los sub-
conjuntos {e} y el propio G son subgrupos
de G, reciben el nombre de subgrupos trivia-
les. Los subgrupos que no son triviales se
denominan subgrupos propios.
∗Obs´ervese que las propiedades 1) y 3) implican la
propiedad 2).
Prof. Francisco Rodr´ıguez 15
Teorema 10 (de caracterizaci´on) Dado un
grupo G, una condici´on necesaria y suficiente
para que un subconjunto H ⊆ G, H = ∅ sea
subgrupo es
∀a, b ∈ H ⇒ ab−1 ∈ H
Ejemplo: Los subgrupos del grupo (Z, +) son los
subconjuntos de la forma nZ = {nx | x ∈ Z} siendo
n ∈ N.
Si H ⊆ G es subgrupo lo representaremos
como H ≤ G.
En el caso de se un subconjunto finito este
teorema se simplifica del siguiente modo:
Teorema 11 Si H = ∅ es un subconjuto fi-
nito de un grupo G, entonces H es subgrupo
si y solo si es cerrado para la operaci´on del
grupo.
Si un subgrupo H es finito llamaremos orden
del subgrupo al n´umero de elementos que
posee.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 16
Morfismos de grupos
Diremos que una funci´on f : G → G es un
homomorfismo de grupos si
f(ab) = f(a)f(b) ∀a, b ∈ G
se mantiene la terminolog´ıa de monomorfis-
mo, epimorfismo e isomorfismo.
Teorema 14 Si f : G → G es un homomor-
fismo de grupos, entonces se verifica:
1) si e y e son los elementos neutros de G y
G respectivamente, entonces f(e) = e
2) para cada a ∈ G se cumple f(a−1) =
(f(a))−1
3) para cada entero n y cada a ∈ G se cumple
f(an) = (f(a))n.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 19
Producto directo de grupos
Representaremos el producto cartesiano de
un n´umero finito de conjuntos de la siguiente
forma
A1 × A2 × · · · × An =
n
i=1
Ai
Teorema 18 Sean G1, G2, . . . , Gn grupos, si
definimos sobre X = n
i=1 Gi la operaci´on bi-
naria
(a1, . . . , an)(b1, . . . , bn) = (a1b1, . . . , anbn)
dotamos a X de estructura de grupo, cono-
cido como producto directo externo de los
grupos G1, G2, . . . , Gn.
Ejemplo: Dado el subgrupo H = {e, ρ1, ρ2}
de S3, se puede construir el grupo Z2 × H de
orden 6. Construir su tabla de operaci´on.
Ejemplos:
• El subgrupo Z2 × Z2 no es isomorfo a Z4. Es un
conocido grupo abeliano, no c´ıclico, llamado 4-grupo
de Klein.
• En cambio el grupo Z2 × Z3 es isomorfo a Z6.
• Tambi´en (Zn, +) es un grupo para cada n ∈ Z+.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 22
Anillos y Cuerpos
Anillos
Sea un conjunto R con dos operaciones internas
que llamaremos suma (+) y producto (·). Diremos
que (R, +, ·) es un anillo si verifica:
• (R, +) es un grupo abeliano.
• (R, ·) es un semigrupo.
• Para cualesquiera a, b, c ∈ R se cumplen:
a(b + c) = ab + ac
(a + b)c = ac + bc
Cuando (R, ·) es un monoide se dice que R es un
anillo unitario o anillo con unidad que representare-
mos por 1 (elemento nuetro del producto).
Cuando (R, ·) es un semigrupo conmutativo, se di-
ce que R es anillo conmutativo.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 1
Ejemplos: Los conjuntos num´ericos con las operaciones
habituales (Z, +, ·), (Q, +, ·), (R, +, ·) y (C, +, ·) son ani-
llos conmutativos unitarios. (N, +, ·) no es un anillo por no
ser (N, +) un grupo.
Ejemplos: Para cada entero positivo n, el conjunto de en-
teros modulares Zn junto con la suma y el producto es anillo
(conmutativo y unitario).
Teorema 1 Si R es un anillo, con elemento neu-
tro aditivo 0, entonces para cualesquiera elementos
a, b ∈ R se tiene:
1) 0a = a0 = 0
2) a(−b) = (−a)b = −(ab)
3) (−a)(−b) = ab
Muchas de las propiedades de los anillos son reformulaciones
de las propiedades correspondientes a los grupos, por ejem-
plo
• Si m, n ∈ Z, a ∈ R
ma + na = (m + n)a
m(na) = (mn)a
• Si m, n ∈ N, a ∈ R
aman = am+n
(am)n
= amn
Al ser una estructura m´as rica que la de grupo, se
tienen expresiones completamente nuevas basadas
en la propiedad distributiva
Prof. Francisco Rodr´ıguez 2
Teorema 2 Para cualquier entero n, dados a, b en
un anillo R, se verifican las siguientes propiedades:
1) n(ab) = (na)b = a(nb)
2) la f´ormula binomial (tambi´en conocida como bi-
nomio de Newton)
(a + b)n =
n
i=0
n
i
aibn−i
Subanillos
S es un subanillo de R si es anillo con las operera-
ciones definidas en R, es decir:
Dados x, y ∈ S ⇒ x − y ∈ S y xy ∈ S
Ejemplo: enteros gaussianos Z(i) = {a + ib | a, b ∈ Z}
es un subanillo de C.
La intersecci´on de subanillos de un anillo R sigue siendo su-
banillo, por tanto dado un subconjunto A de un anillo tiene per-
fecto sentido definir A como el menor subanillo que contiene
al conjunto A, es decir la intersecci´on de todos los subanillos
que contiene a A.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 3
Morfismos de anillos
Dada f: R → R entre dos anillos (R, +, ·) y (R , ⊕, ),
diremos que es un homomorfismo de anillos si
f(a + b) = f(a) ⊕ f(b)
f(a · b) = f(a) f(b)
Teorema 3 Si f es morfismo de anillos se tiene:
1) f(0) = f(0 )
2) f(na) = nf(a), n ∈ Z.
Teorema 4 Sea f: R → R un homomorfismo de
anillos. Entonces se verifica:
1) Si A es subanillo de R, entonces f(A) es suba-
nillo de R .
2) Si B es subanillo de R , entonces f−1(B) es su-
banillo de R.
3) Si R es unitario y f(1) = 0, entonces f(1) es un
elemento neutro para el producto en el anillo f(R).
Prof. Francisco Rodr´ıguez 4
Dominios de Integridad
Definici´on 1 Si a y b son elementos distintos de ce-
ro de un anillo R tal que ab = 0, entonces se dice
que a y b son divisores de cero.
Ejemplos:
• Los elementos [2] y [3] de Z6 son dos divisores de cero.
• Los divisores de cero de un anillo Zn son aquellas clases
cuyos elementos no son primos relativos con n.
Teorema 5 Sea R es un anillo. Entonces es v´alida
la ley de cancelaci´on del producto si y solo si no
tiene divisores de cero.
Llamaremos Dominio de Integridad a un anillo con-
mutativo unitario que no contiene divisores de cero.
Ejemplos:
• Los anillos num´ericos Z, Q, R y C son dominios de integri-
dad.
• Los anillos Mn de matrices cuadradas de orden n no son
dominios de integridad.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 5
Cuerpos
Llamaremos cuerpo a un anillo conmutativo unitario
K donde cada elemento distinto de cero es inversi-
ble, es decir: si a ∈ K, a = 0, existe a−1 tal que
a·a−1 = a−1·a = 1. En otras palabras, un cuerpo
es un anillo conmutativo con divisi´on.
Ejemplos:
• Z no es un cuerpo, puesto que los ´unicos elementos inver-
sibles son 1 y −1. En cambio s´ı son cuerpos los restantes
conjuntos num´ericos Q, R y C.
• Los enteros gaussianos Z(i) no forman un cuerpo (¿por-
qu´e?) aunque s´ı es un dominio de integridad. El cuerpo m´as
parecido a Z(i) es el subcuerpo de los n´umeros complejos
Q(i) definido de manera obvia como los elementos de la for-
ma a + bi siendo a y b racionales.
Teorema 6 Todo cuerpo es un dominio de integri-
dad.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 6
El inverso de este teorema no es cierto, en general,
tenemos dominios de integridad que no son cuer-
pos y Z es un ejemplo de ello. En cambio si es
cierto en el caso finito.
Teorema 7 Todo dominio de integridad finito es un
cuerpo.
Este teorema nos identificar los cuerpos finitos
Corolario 8 Si p es un entero positivo primo, Zp es
un cuerpo.
Se puede probar (aunque no lo haremos) que todo
cuerpo finito contiene un subcuerpo que es isomor-
fo a un cierto Zp, es m´as, se prueba tambi´en que
todos los cuerpos infinitos contiene un subcuerpo
isomorfo a Q.
Prof. Francisco Rodr´ıguez 7

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Diapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasDiapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasCarlos Iza
 
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)Anthony Mantilla
 
Matematica+deber2
Matematica+deber2Matematica+deber2
Matematica+deber2liga
 
Diapositivas algebra grupo#1
Diapositivas algebra grupo#1Diapositivas algebra grupo#1
Diapositivas algebra grupo#1juankms
 
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptx
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptxMÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptx
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptxJavier Cornejo
 
Diapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasDiapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasÄlëx Vïllëğäš
 
Matrices
MatricesMatrices
Matricesujgh
 
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...Grace Margo
 
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicas
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicasRepaso de funciones exponenciales y logarítmicas
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicasJacob
 
Matematicas discretas johnsonbaugh - 6ed (sol)
Matematicas discretas   johnsonbaugh - 6ed (sol)Matematicas discretas   johnsonbaugh - 6ed (sol)
Matematicas discretas johnsonbaugh - 6ed (sol)Alejandro Gonzalo
 

Was ist angesagt? (20)

Diapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasDiapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicas
 
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)
Algebra de conjuntos (leyes de conjuntos)
 
3 Operaciones Binarias
3  Operaciones Binarias3  Operaciones Binarias
3 Operaciones Binarias
 
Matematica+deber2
Matematica+deber2Matematica+deber2
Matematica+deber2
 
Diapositivas algebra grupo#1
Diapositivas algebra grupo#1Diapositivas algebra grupo#1
Diapositivas algebra grupo#1
 
Formulario de Lógica
Formulario de LógicaFormulario de Lógica
Formulario de Lógica
 
Cap 2 conjuntos
Cap 2 conjuntosCap 2 conjuntos
Cap 2 conjuntos
 
Leyes De Conjuntos
Leyes De ConjuntosLeyes De Conjuntos
Leyes De Conjuntos
 
Espacios vectoriales
Espacios vectorialesEspacios vectoriales
Espacios vectoriales
 
Ley de conjuntos
Ley de conjuntosLey de conjuntos
Ley de conjuntos
 
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptx
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptxMÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptx
MÉTRICAS Y ESPACIOS MÉTRICOS (1).pptx
 
Diapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasDiapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicas
 
Diapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicasDiapositivas de estructuras algebraicas
Diapositivas de estructuras algebraicas
 
Matrices
MatricesMatrices
Matrices
 
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...
Proposiciones lógicas, Tablas de verdad, Proposiciones equivalentes, Leyes ló...
 
Ejercicios de teoria de conjuntos
Ejercicios de teoria de conjuntosEjercicios de teoria de conjuntos
Ejercicios de teoria de conjuntos
 
Topologia texto u.n
Topologia texto u.nTopologia texto u.n
Topologia texto u.n
 
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicas
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicasRepaso de funciones exponenciales y logarítmicas
Repaso de funciones exponenciales y logarítmicas
 
Matematicas discretas johnsonbaugh - 6ed (sol)
Matematicas discretas   johnsonbaugh - 6ed (sol)Matematicas discretas   johnsonbaugh - 6ed (sol)
Matematicas discretas johnsonbaugh - 6ed (sol)
 
Números complejos
Números complejosNúmeros complejos
Números complejos
 

Andere mochten auch

04 estructuras algebraicas
04 estructuras algebraicas04 estructuras algebraicas
04 estructuras algebraicaskmaricha2
 
Estructuras Algebraicas
Estructuras AlgebraicasEstructuras Algebraicas
Estructuras Algebraicasguest129c7
 
Estructuras algebraicas ejercicios adicionales
Estructuras algebraicas ejercicios adicionalesEstructuras algebraicas ejercicios adicionales
Estructuras algebraicas ejercicios adicionalesandreagache
 
Estructuras algebraicas 1
Estructuras algebraicas 1Estructuras algebraicas 1
Estructuras algebraicas 1rosibel_mejia
 
estruturas algébricas
estruturas algébricas estruturas algébricas
estruturas algébricas José Santos
 
ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS
ESTRUCTURAS ALGEBRAICASESTRUCTURAS ALGEBRAICAS
ESTRUCTURAS ALGEBRAICASnildalaudecina
 

Andere mochten auch (8)

04 estructuras algebraicas
04 estructuras algebraicas04 estructuras algebraicas
04 estructuras algebraicas
 
Algebra unidad i estructuras algebraicas
Algebra unidad i   estructuras algebraicasAlgebra unidad i   estructuras algebraicas
Algebra unidad i estructuras algebraicas
 
Estructuras Algebraicas
Estructuras AlgebraicasEstructuras Algebraicas
Estructuras Algebraicas
 
Estructuras algebraicas ejercicios adicionales
Estructuras algebraicas ejercicios adicionalesEstructuras algebraicas ejercicios adicionales
Estructuras algebraicas ejercicios adicionales
 
Estructuras algebraicas 1
Estructuras algebraicas 1Estructuras algebraicas 1
Estructuras algebraicas 1
 
estruturas algébricas
estruturas algébricas estruturas algébricas
estruturas algébricas
 
Matematica discreta - estruturas algebricas
Matematica discreta -  estruturas algebricasMatematica discreta -  estruturas algebricas
Matematica discreta - estruturas algebricas
 
ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS
ESTRUCTURAS ALGEBRAICASESTRUCTURAS ALGEBRAICAS
ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS
 

Ähnlich wie 1 3 teoriadegrupos (20)

ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS.docx
ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS.docxESTRUCTURAS ALGEBRAICAS.docx
ESTRUCTURAS ALGEBRAICAS.docx
 
Matematica discreta
Matematica discretaMatematica discreta
Matematica discreta
 
La Transformación Unitaria U(1)
La Transformación Unitaria U(1)La Transformación Unitaria U(1)
La Transformación Unitaria U(1)
 
Estructuras conceptos
Estructuras conceptosEstructuras conceptos
Estructuras conceptos
 
Avcapitulo ii
Avcapitulo iiAvcapitulo ii
Avcapitulo ii
 
Conjuntos relaciones-funciones
Conjuntos relaciones-funcionesConjuntos relaciones-funciones
Conjuntos relaciones-funciones
 
Algebra tema1teoria(10 11)
Algebra tema1teoria(10 11)Algebra tema1teoria(10 11)
Algebra tema1teoria(10 11)
 
Tema_1.3_REALES.pdf
Tema_1.3_REALES.pdfTema_1.3_REALES.pdf
Tema_1.3_REALES.pdf
 
Topologia general
Topologia generalTopologia general
Topologia general
 
Topologia general
Topologia generalTopologia general
Topologia general
 
Topologia general (1)
Topologia general (1)Topologia general (1)
Topologia general (1)
 
Alg boole
Alg booleAlg boole
Alg boole
 
Unid 2 algebra lineal
Unid 2 algebra linealUnid 2 algebra lineal
Unid 2 algebra lineal
 
Polinomios
PolinomiosPolinomios
Polinomios
 
T1
T1T1
T1
 
FMMA010_apunte_s8.pdf
FMMA010_apunte_s8.pdfFMMA010_apunte_s8.pdf
FMMA010_apunte_s8.pdf
 
Algebra Abstracta Alg Abs F06
Algebra Abstracta Alg Abs F06Algebra Abstracta Alg Abs F06
Algebra Abstracta Alg Abs F06
 
Gd jesus
Gd jesusGd jesus
Gd jesus
 
Practico1
Practico1Practico1
Practico1
 
Presentación teorema de lagrange
Presentación teorema de lagrangePresentación teorema de lagrange
Presentación teorema de lagrange
 

Kürzlich hochgeladen

origen y desarrollo del ensayo literario
origen y desarrollo del ensayo literarioorigen y desarrollo del ensayo literario
origen y desarrollo del ensayo literarioELIASAURELIOCHAVEZCA1
 
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdfPlanificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdfDemetrio Ccesa Rayme
 
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdfPlanificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdfDemetrio Ccesa Rayme
 
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAFORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAEl Fortí
 
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...JonathanCovena1
 
La triple Naturaleza del Hombre estudio.
La triple Naturaleza del Hombre estudio.La triple Naturaleza del Hombre estudio.
La triple Naturaleza del Hombre estudio.amayarogel
 
Ecosistemas Natural, Rural y urbano 2021.pptx
Ecosistemas Natural, Rural y urbano  2021.pptxEcosistemas Natural, Rural y urbano  2021.pptx
Ecosistemas Natural, Rural y urbano 2021.pptxolgakaterin
 
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcción
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcciónEstrategia de prompts, primeras ideas para su construcción
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcciónLourdes Feria
 
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdf
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdfplande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdf
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdfenelcielosiempre
 
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.Alejandrino Halire Ccahuana
 
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circular
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circularLey 21.545 - Circular Nº 586.pdf circular
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circularMooPandrea
 
Registro Auxiliar - Primaria 2024 (1).pptx
Registro Auxiliar - Primaria  2024 (1).pptxRegistro Auxiliar - Primaria  2024 (1).pptx
Registro Auxiliar - Primaria 2024 (1).pptxFelicitasAsuncionDia
 
Historia y técnica del collage en el arte
Historia y técnica del collage en el arteHistoria y técnica del collage en el arte
Historia y técnica del collage en el arteRaquel Martín Contreras
 
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptxINSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptxdeimerhdz21
 
plan de capacitacion docente AIP 2024 clllll.pdf
plan de capacitacion docente  AIP 2024          clllll.pdfplan de capacitacion docente  AIP 2024          clllll.pdf
plan de capacitacion docente AIP 2024 clllll.pdfenelcielosiempre
 
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdfCurso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdfFrancisco158360
 
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptx
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptxTIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptx
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptxlclcarmen
 
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdfBaker Publishing Company
 

Kürzlich hochgeladen (20)

origen y desarrollo del ensayo literario
origen y desarrollo del ensayo literarioorigen y desarrollo del ensayo literario
origen y desarrollo del ensayo literario
 
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdfPlanificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 4to Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
 
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdfPlanificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria   2024   Ccesa007.pdf
Planificacion Anual 2do Grado Educacion Primaria 2024 Ccesa007.pdf
 
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAFORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
 
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...
La empresa sostenible: Principales Características, Barreras para su Avance y...
 
La triple Naturaleza del Hombre estudio.
La triple Naturaleza del Hombre estudio.La triple Naturaleza del Hombre estudio.
La triple Naturaleza del Hombre estudio.
 
Ecosistemas Natural, Rural y urbano 2021.pptx
Ecosistemas Natural, Rural y urbano  2021.pptxEcosistemas Natural, Rural y urbano  2021.pptx
Ecosistemas Natural, Rural y urbano 2021.pptx
 
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcción
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcciónEstrategia de prompts, primeras ideas para su construcción
Estrategia de prompts, primeras ideas para su construcción
 
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdf
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdfplande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdf
plande accion dl aula de innovación pedagogica 2024.pdf
 
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.
Lecciones 05 Esc. Sabática. Fe contra todo pronóstico.
 
Power Point: Fe contra todo pronóstico.pptx
Power Point: Fe contra todo pronóstico.pptxPower Point: Fe contra todo pronóstico.pptx
Power Point: Fe contra todo pronóstico.pptx
 
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circular
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circularLey 21.545 - Circular Nº 586.pdf circular
Ley 21.545 - Circular Nº 586.pdf circular
 
Unidad 3 | Metodología de la Investigación
Unidad 3 | Metodología de la InvestigaciónUnidad 3 | Metodología de la Investigación
Unidad 3 | Metodología de la Investigación
 
Registro Auxiliar - Primaria 2024 (1).pptx
Registro Auxiliar - Primaria  2024 (1).pptxRegistro Auxiliar - Primaria  2024 (1).pptx
Registro Auxiliar - Primaria 2024 (1).pptx
 
Historia y técnica del collage en el arte
Historia y técnica del collage en el arteHistoria y técnica del collage en el arte
Historia y técnica del collage en el arte
 
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptxINSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
 
plan de capacitacion docente AIP 2024 clllll.pdf
plan de capacitacion docente  AIP 2024          clllll.pdfplan de capacitacion docente  AIP 2024          clllll.pdf
plan de capacitacion docente AIP 2024 clllll.pdf
 
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdfCurso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
 
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptx
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptxTIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptx
TIPOLOGÍA TEXTUAL- EXPOSICIÓN Y ARGUMENTACIÓN.pptx
 
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf
2024 - Expo Visibles - Visibilidad Lesbica.pdf
 

1 3 teoriadegrupos

  • 1. Operaciones binarias Definici´on 6 Llamaremos operaci´on binaria (interna) definida sobre un conjunto A a una funci´on definida A × A → A. A × A → A (a, b) → a ∗ b Tambi´en se pueden definir operaciones binarias llama- das externas A × B → B (a, b) → a ∗ b por ejemplo, el producto de un escalar (n´umero real) por un vector, que da como resultado otro vector. Incluso se pueden definir operaciones sobre los ele- mentos de un conjunto, dando como resultado un e- lemento de otro conjunto distinto (el producto escalar de dos vectores es un ejemplo de ello). Propiedades y elementos notables Propiedad asociativa: para cada a, b, c ∈ A se verifi- ca (a ∗ b) ∗ c = a ∗ (b ∗ c). Propiedad conmutativa: para cada a, b ∈ A se veri- fica a ∗ b = b ∗ a. Leyes de cancelaci´on: a la izquierda si a∗b = a∗c ⇒ b = c. Si tenemos una segunda operaci´on : Propiedad distributiva: para cada a, b, c ∈ A se veri- fica a (b ∗ c) = (a b) ∗ (a c). 10 Algunos elementos del conjuntos A se pueden com- portar de forma notable con respecto a la operaci´on ∗ Elemento neutro e: a∗e = e∗a = a para cada a ∈ A. Elemento absorbente z: a ∗ z = z ∗ a = z para cada a ∈ A. Elemento idempotente: a ∗ a = a. Elemento inversible: a es inversible si existe a tal que a ∗ a = a ∗ a = e. Estructuras algebraicas Cuando tenemos uno o m´as conjuntos con una o va- rias operaciones binarias, con unas determinadas pro- piedades y unos determinados elementos notables, es- tamos ante una estructura algebraica A veces, si el conjunto sobre el que act´ua una opera- ci´on es finito A = {a1, a2, . . . , an} es posible representar dicha operaci´on mediante una tabla de la forma ∗ a1 · · · aj · · · an a1 ... ... ... ai · · · · · · ai ∗ aj · · · · · · ... ... an ... Las estructuras se representan agrupando bajo un par´entesis el conjunto y las operaciones que act´uan sobre ´el, e- jemplo (A, ∗) o bien (A, ∗, ). 11
  • 2. Morfismos Dadas dos estructuras algebraicas simila- res (con las mismas propiedades) se llamar´a homo- morfismo a una funci´on entre los conjuntos que res- peta la estructura, por ejemplo, si (A, ∗) y (B, ) son dos estructuras algebraicas un homomorfismo ser´a u- na funci´on f: A → B que verifica f(a ∗ b) = f(a) f(b) para cada par de elementos a, b ∈ A. Cuando los homomorfismos son inyectivos o sobre- yectivos reciben nombres especiales, estos son los si- guientes: Monomorfismo: si es inyectivo. Epimorfismo: si es sobreyectivo. Isomorfismo: si es biyectivo. Ejemplo: Dados conjuntos {a, b, c} y {1, 2, 3} con operaciones definidas mediante las respectivas tablas ∗ a b c a a b c b b b b c c b b 1 2 3 1 1 1 1 2 1 2 3 3 1 3 1 se observa que son isomorfas mediante la funci´on a 2 b 1 c 3 . 12 Teor´ıa de Grupos Semigrupos S = ∅ es semigrupo si est´a dotado de una operaci´on binaria ∗ (interna) que verifica la propiedad Asociativa: a ∗ (b ∗ c) = (a ∗ b) ∗ c diremos que es un semigrupo conmutativo si se verifica, adem´as, la propiedad Conmutativa: a ∗ b = b ∗ a Ejemplos: Son semigrupos conmutativos: • El conjunto N provisto de la suma (N, +). • El conjunto Z provisto del producto (Z, ·). Ejemplos: • N con la operaci´on a ∗ b = ab no es un semigrupo. • Z con la operaci´on de sustraci´on tampoco es semi- grupo. Ejemplo: (P(A), ∪) y (P(A), ∩) son dos semigrupos conmutativos. Ejemplos: • Si A = ∅ y AA = {f | f : A → A}, entonces (AA, ◦) es un semigrupo no conmutativo. • (Mn, ·) es un semigrupo no conmutativo. Prof. Francisco Rodr´ıguez 1
  • 3. Subsemigrupos Dado un semigrupo (S, ∗) y un subconjunto A ⊆ S diremos que es un subsemigrupo si res- tringiendo la operaci´on ∗ a los elementos de A se sigue teniendo una estructura de semi- grupo, es decir (A, ∗) es tambi´en semigrupo. Es evidente que la ´unica condici´on para que A sea subsemigrupo de S es que la restricci´on de ∗A sea una operaci´on. Cuando un conjunto cumple esta condici´on se suele decir que A es cerrado para la operaci´on. En la figura, A no ser´ıa subsemigrupo de S. Ejemplos: • Dado el semigrupo (Z, +) El subconjunto 2Z de los enteros pares es subsemigrupo, en cambio el conjunto de los impares no lo es. • En el semigrupo (AA, ◦) el subconjunto de las fun- ciones biyectivas S(A) es un subsemigrupo. Prof. Francisco Rodr´ıguez 2 Monoides Dado un semigrupo (S, ∗) diremos que tiene elemento neutro si existe un elemento distin- guido e ∈ S que verifica e∗a = a∗e = a ∀a ∈ S. Teorema 1 En todo semigrupo, el elemento neutro, si existe, debe ser ´unico. A un semigrupo con elemento neutro se le llama monoide. Si adem´as el semigrupo es conmutativo se le llama monoide conmutati- vo. Ejercicio: Determina cu´ales de los ejemplos de se- migrupos ya vistos son tambi´en monoides. Ejemplos: • La estructura (N, +) es monoide, en cambio (Z+, +) no lo es, puesto que 0 /∈ Z+. • Las matrices reales Mn×m forman un monoide con- mutativo con la operaci´on + de matrices. Si conside- ramos las matrices cuadradas con el producto (Mn×n, ·) tenemos un monoide no conmutativo. Prof. Francisco Rodr´ıguez 3
  • 4. Submonoides Dado un monoide (S, ∗), un subconjunto A ⊆ S es submonoide, si adem´as de ser subse- migrupo, contiene al elemento neutro. Por tanto, seg´un vimos anteriormente se verifica Teorema 2 Sea (S, ∗) un monoide y A ⊆ S. Las condiciones necesarias y suficientes para que el subconjunto A sea submonoide son: 1) Que sea cerrado para la operaci´on, es de- cir: a, b ∈ A ⇒ a ∗ b ∈ A. 2) e ∈ A. Ejemplo: Llamaremos nZ al conjunto de los pro- ductos de un entero n por todos los elementos de Z. Si n > 1 obtenemos que (nZ, +) son submonoides de (Z, +), en cambio (nZ, ·) son subsemigrupos (y no submonoides) de (Z, ·) (que s´ı es monoide). Prof. Francisco Rodr´ıguez 4 El Semigrupo Libre de las cadenas Llamaremos alfabeto a un conjunto Σ al que se le exige que ning´un elemento pueda ser formado por yuxtaposici´on de elementos del propio Σ. A los elementos de Σ se les llama tambi´en cadenas de longitud 1. Yuxtaponiendo dos elementos de Σ se obtie- ne un nuevo elemento de un conjunto de ca- denas de longitud 2. Este proceso se puede extender recursivamente para formar cade- nas de longitud n. Si denominamos Σ1 = Σ, entonces Σn = {xy | x ∈ Σ, y ∈ Σn−1} n > 1 El conjunto de todas las cadenas –de longi- tud mayor o igual que 1– se representa por Σ+ = ∞ n=1 Σn. Prof. Francisco Rodr´ıguez 6
  • 5. Consideramos de forma axiom´atica la exis- tencia de una cadena ε que no pertenece a ning´un Σn y que llamaremos cadena de lon- gitud 0, o bien, cadena nula. Esta cadena tiene la propiedad de dejar invariante a cual- quier cadana por yuxtaposici´on, es decir xε = εx = x ∀x ∈ Σn Por ´ultimo, llamaremos Σ∗ al conjunto for- mado por las cadenas de cualquier longitud, incluida la cadena nula. Σ∗ = Σ+ ∪ {ε} Este conjunto, dotado con la operaci´on bina- ria de yuxtaponer dos cadenas, tambi´en lla- mada concatenaci´on, verifica la propiedad asociativa, y adem´as tiene elemento neutro ε. Se le conoce con el nombre de Semigrupo libre de las cadenas (aunque en realidad sea un monoide) y juega un importante papel en la teor´ıa de lenguajes formales. Prof. Francisco Rodr´ıguez 7 Grupos Llamaremos grupo a un conjunto G con un operaci´on interna ∗ que verifica las siguientes propiedades: • Asociativa: (a ∗ b) ∗ c = a ∗ (b ∗ c) para cada a, b, c ∈ G. • Existe un elemento neutro e ∈ G tal que a ∗ e = e ∗ a = a para cada a ∈ G. • Existencia de inversos: para cada a ∈ G, existe un elemento a ∈ G tal que a ∗ a = a ∗ a = e. Si adem´as cumple la propiedad conmutativa: a ∗ b = b ∗ a, entonces diremos que el grupo es conmutativo, pero se emplea con mayor frecuencia el t´ermino de grupo abeliano en honor del matem´atico noruego Niels Henrik Abel (1802-1829). Prof. Francisco Rodr´ıguez 8
  • 6. Ejemplo: El monoide (N, +) no es un grupo, puesto que ning´un elemento, exepto el elemento neutro 0, tiene inverso. Ahora bien, los conjuntos Z, Q, R y C son todos grupos abelianos con la operaci´on suma tambi´en llamados grupos abelianos aditivos. Ejemplo: Ninguno de los conjuntos num´ericos del ejemplo anterior son grupos con la operaci´on producto ¿porqu´e?, si bien los conjuntos Q∗, R∗ y C∗ son grupos abelianos multiplicativos. Ejemplo: Dado un conjunto A el conjunto S(A) formado por todas las aplicaciones biyectivas A → A, junto con la operaci´on composici´on de funciones ◦ forman un grupo. Como todo grupo es un monoide, el elemento neutro debe ser ´unico, y adem´as se cumple: Teorema 5 Si (G, ∗) es un grupo entonces cada elemento a ∈ G tiene un ´unico inverso. Teorema 6 Sea (G, ∗) un grupo y sean a, b, c ∈ G, entonces: 1) a ∗ b = a ∗ c ⇒ b = c 2) b ∗ a = c ∗ a ⇒ b = c Prof. Francisco Rodr´ıguez 9 Teorema 7 Sea (G, ∗) un grupo, y sean a, b ∈ G. Entonces, 1) e = e 2) (a ) = a 3) (a ∗ b) = b ∗ a 4) La ecuaciones a ∗ x = b y x ∗ a = b tienen soluci´on ´unica en G Hasta ahora hemos usado el s´ımbolo ∗ pa- ra representar la operaci´on de un grupo, pe- ro ´esto no es lo habitual. Generalmente la notaci´on aditiva emplea el s´ımbolo + y se suele emplear cuando nos referimos a grupos abelianos; la notaci´on multiplicativa emplea el s´ımbolo · (o ning´un s´ımbolo) y se emplea cuando nos referimos a cualquier grupo ge- n´erico. Prof. Francisco Rodr´ıguez 10
  • 7. Notaci´on aditiva • El elemento neutro se representa por 0 • El elemento inverso a lo representamos −a (opuesto). • La expresi´on a + (−b) se puede indicar de la forma a − b • Si n ∈ Z+ definimos na = n veces a + a + · · · + a • Se generaliza el pun- to anterior a todo Z definiendo 0a = 0 y si n ∈ Z+ (−n)a = −(na) = n(−a). • Se prueba que para cualesquiera n, m ∈ Z y cualquier a ∈ G se cumple (m + n)a = ma + na (m − n)a = ma − na (mn)a = m(na) Notaci´on multiplicativa • El elemento neutro se representa por e. • El elemento inverso a lo representamos a−1. • A veces ab−1 lo repre- sentamos a b = a/b. • Si n ∈ Z+ definimos an = n veces a · a · · · · · a • Se generaliza el punto anterior a todo Z defi- niendo a0 = e y si n ∈ Z+, a−n = (an)−1 = (a−1) n . • Se prueba que para cualesquiera n, m ∈ Z y cualquier a ∈ G se cumple am+n = aman am−n = am · a−n amn = (am)n Prof. Francisco Rodr´ıguez 11 El grupo aditivo de los enteros modulares Hemos definido el conjunto Zn mediante una relaci´on de equivalencia en Z que llam´abamos de congruencia m´odulo n a ≡ b (mod n) ⇐⇒ b − a es m´ultiplo entero de n obteni´endose el conjunto de los enteros modulares Zn = {[0], [1], . . . , [n − 1]} Podemos dotar a ´este conjunto Zn de una operaci´on suma definida [a] + [b] = [a + b] Teorema 8 La operaci´on suma en Zn est´a bien defi- nida, es decir es independiente de los representantes de clase elegidos. Ejercicio: comprueba que (Zn, +) tiene estructura de grupo. Ejemplo: Las tablas de Z2 y Z5 son las siguientes + [0] [1] [0] [0] [1] [1] [1] [0] + [0] [1] [2] [3] [4] [0] [0] [1] [2] [3] [4] [1] [1] [2] [3] [4] [0] [2] [2] [3] [4] [0] [1] [3] [3] [4] [0] [1] [2] [4] [4] [0] [1] [2] [3] Ejercicio: Si definimos el producto [a] · [b] = [ab], ¿Es (Zn, ·) un grupo? ¿Y si quitamos [0], es (Z∗ n, ·) grupo? Escribe las tablas para Z∗ 4 y Z∗ 5 y analiza las diferencias. En adelante, [x] en Zn lo representaremos por x. Prof. Francisco Rodr´ıguez 12
  • 8. Grupos Sim´etricos Ya hemos visto que dado A, el conjunto S(A) de las aplicaciones biyectivas es un grupo. Si A es finito entonces a las aplicaciones biyec- tivas A → A se les llaman permutaciones y al grupo de las permutaciones S(A) se le suele representar como Sn (donde n es el cardinal de A) y se le conoce como el grupo sim´etrico en n letras o n s´ımbolos. Sin ninguna p´erdida de generalidad, podemos suponer que el conjunto A = {1, 2, . . . , n}. Si σ ∈ Sn y σ(i) = si, se acostumbra a usar una notaci´on para representarla σ = 1 2 · · · n s1 s2 · · · sn Llamaremos producto de permutaciones a la composici´on como funciones, es decir στ = τ ◦ σ. Ejemplo: En el grupo sim´etrico S4 si σ = 1 2 3 4 2 4 1 3 y τ = 1 2 3 4 4 2 1 3 Prof. Francisco Rodr´ıguez 13 entonces στ = 1 2 3 4 2 4 1 3 1 2 3 4 4 2 1 3 = 1 2 3 4 2 3 4 1 Bajo esta notaci´on el elemento neutro ser´a la permutaci´on identidad e = 1 2 · · · n 1 2 · · · n . Teorema 9 El grupo Sn tiene n! elementos. Ejemplo: El grupo sim´etrico S3 tiene 3! = 6 ele- mentos que son e = 1 2 3 1 2 3 ρ1 = 1 2 3 2 3 1 ρ2 = 1 2 3 3 1 2 µ1 = 1 2 3 1 3 2 µ2 = 1 2 3 3 2 1 µ3 = 1 2 3 2 1 3 donde e act´ua como elemento neutro y la tabla para este grupo queda de la forma: e ρ1 ρ2 µ1 µ2 µ3 e e ρ1 ρ2 µ1 µ2 µ3 ρ1 ρ1 ρ2 e µ2 µ3 µ1 ρ2 ρ2 e ρ1 µ3 µ1 µ2 µ1 µ1 µ3 µ2 e ρ2 ρ1 µ2 µ2 µ1 µ3 ρ1 e ρ2 µ3 µ3 µ2 µ1 ρ2 ρ1 e Prof. Francisco Rodr´ıguez 14
  • 9. Subgrupos Diremos que un subconjunto H de un grupo G es subgrupo si es grupo con la restricci´on de la operaci´on de G en H. En lo que sigue usaremos notaci´on multipli- cativa. Por tanto, que H es subgrupo si verifica: 1) Que sea cerrado para la operaci´on, es de- cir: a, b ∈ H ⇒ ab ∈ H. 2) e ∈ H. 3) Para cada a ∈ H, se tiene que a−1 ∈ H.∗ Ejemplo: Dado cualquier grupo G, los sub- conjuntos {e} y el propio G son subgrupos de G, reciben el nombre de subgrupos trivia- les. Los subgrupos que no son triviales se denominan subgrupos propios. ∗Obs´ervese que las propiedades 1) y 3) implican la propiedad 2). Prof. Francisco Rodr´ıguez 15 Teorema 10 (de caracterizaci´on) Dado un grupo G, una condici´on necesaria y suficiente para que un subconjunto H ⊆ G, H = ∅ sea subgrupo es ∀a, b ∈ H ⇒ ab−1 ∈ H Ejemplo: Los subgrupos del grupo (Z, +) son los subconjuntos de la forma nZ = {nx | x ∈ Z} siendo n ∈ N. Si H ⊆ G es subgrupo lo representaremos como H ≤ G. En el caso de se un subconjunto finito este teorema se simplifica del siguiente modo: Teorema 11 Si H = ∅ es un subconjuto fi- nito de un grupo G, entonces H es subgrupo si y solo si es cerrado para la operaci´on del grupo. Si un subgrupo H es finito llamaremos orden del subgrupo al n´umero de elementos que posee. Prof. Francisco Rodr´ıguez 16
  • 10. Morfismos de grupos Diremos que una funci´on f : G → G es un homomorfismo de grupos si f(ab) = f(a)f(b) ∀a, b ∈ G se mantiene la terminolog´ıa de monomorfis- mo, epimorfismo e isomorfismo. Teorema 14 Si f : G → G es un homomor- fismo de grupos, entonces se verifica: 1) si e y e son los elementos neutros de G y G respectivamente, entonces f(e) = e 2) para cada a ∈ G se cumple f(a−1) = (f(a))−1 3) para cada entero n y cada a ∈ G se cumple f(an) = (f(a))n. Prof. Francisco Rodr´ıguez 19 Producto directo de grupos Representaremos el producto cartesiano de un n´umero finito de conjuntos de la siguiente forma A1 × A2 × · · · × An = n i=1 Ai Teorema 18 Sean G1, G2, . . . , Gn grupos, si definimos sobre X = n i=1 Gi la operaci´on bi- naria (a1, . . . , an)(b1, . . . , bn) = (a1b1, . . . , anbn) dotamos a X de estructura de grupo, cono- cido como producto directo externo de los grupos G1, G2, . . . , Gn. Ejemplo: Dado el subgrupo H = {e, ρ1, ρ2} de S3, se puede construir el grupo Z2 × H de orden 6. Construir su tabla de operaci´on. Ejemplos: • El subgrupo Z2 × Z2 no es isomorfo a Z4. Es un conocido grupo abeliano, no c´ıclico, llamado 4-grupo de Klein. • En cambio el grupo Z2 × Z3 es isomorfo a Z6. • Tambi´en (Zn, +) es un grupo para cada n ∈ Z+. Prof. Francisco Rodr´ıguez 22
  • 11. Anillos y Cuerpos Anillos Sea un conjunto R con dos operaciones internas que llamaremos suma (+) y producto (·). Diremos que (R, +, ·) es un anillo si verifica: • (R, +) es un grupo abeliano. • (R, ·) es un semigrupo. • Para cualesquiera a, b, c ∈ R se cumplen: a(b + c) = ab + ac (a + b)c = ac + bc Cuando (R, ·) es un monoide se dice que R es un anillo unitario o anillo con unidad que representare- mos por 1 (elemento nuetro del producto). Cuando (R, ·) es un semigrupo conmutativo, se di- ce que R es anillo conmutativo. Prof. Francisco Rodr´ıguez 1 Ejemplos: Los conjuntos num´ericos con las operaciones habituales (Z, +, ·), (Q, +, ·), (R, +, ·) y (C, +, ·) son ani- llos conmutativos unitarios. (N, +, ·) no es un anillo por no ser (N, +) un grupo. Ejemplos: Para cada entero positivo n, el conjunto de en- teros modulares Zn junto con la suma y el producto es anillo (conmutativo y unitario). Teorema 1 Si R es un anillo, con elemento neu- tro aditivo 0, entonces para cualesquiera elementos a, b ∈ R se tiene: 1) 0a = a0 = 0 2) a(−b) = (−a)b = −(ab) 3) (−a)(−b) = ab Muchas de las propiedades de los anillos son reformulaciones de las propiedades correspondientes a los grupos, por ejem- plo • Si m, n ∈ Z, a ∈ R ma + na = (m + n)a m(na) = (mn)a • Si m, n ∈ N, a ∈ R aman = am+n (am)n = amn Al ser una estructura m´as rica que la de grupo, se tienen expresiones completamente nuevas basadas en la propiedad distributiva Prof. Francisco Rodr´ıguez 2
  • 12. Teorema 2 Para cualquier entero n, dados a, b en un anillo R, se verifican las siguientes propiedades: 1) n(ab) = (na)b = a(nb) 2) la f´ormula binomial (tambi´en conocida como bi- nomio de Newton) (a + b)n = n i=0 n i aibn−i Subanillos S es un subanillo de R si es anillo con las operera- ciones definidas en R, es decir: Dados x, y ∈ S ⇒ x − y ∈ S y xy ∈ S Ejemplo: enteros gaussianos Z(i) = {a + ib | a, b ∈ Z} es un subanillo de C. La intersecci´on de subanillos de un anillo R sigue siendo su- banillo, por tanto dado un subconjunto A de un anillo tiene per- fecto sentido definir A como el menor subanillo que contiene al conjunto A, es decir la intersecci´on de todos los subanillos que contiene a A. Prof. Francisco Rodr´ıguez 3 Morfismos de anillos Dada f: R → R entre dos anillos (R, +, ·) y (R , ⊕, ), diremos que es un homomorfismo de anillos si f(a + b) = f(a) ⊕ f(b) f(a · b) = f(a) f(b) Teorema 3 Si f es morfismo de anillos se tiene: 1) f(0) = f(0 ) 2) f(na) = nf(a), n ∈ Z. Teorema 4 Sea f: R → R un homomorfismo de anillos. Entonces se verifica: 1) Si A es subanillo de R, entonces f(A) es suba- nillo de R . 2) Si B es subanillo de R , entonces f−1(B) es su- banillo de R. 3) Si R es unitario y f(1) = 0, entonces f(1) es un elemento neutro para el producto en el anillo f(R). Prof. Francisco Rodr´ıguez 4
  • 13. Dominios de Integridad Definici´on 1 Si a y b son elementos distintos de ce- ro de un anillo R tal que ab = 0, entonces se dice que a y b son divisores de cero. Ejemplos: • Los elementos [2] y [3] de Z6 son dos divisores de cero. • Los divisores de cero de un anillo Zn son aquellas clases cuyos elementos no son primos relativos con n. Teorema 5 Sea R es un anillo. Entonces es v´alida la ley de cancelaci´on del producto si y solo si no tiene divisores de cero. Llamaremos Dominio de Integridad a un anillo con- mutativo unitario que no contiene divisores de cero. Ejemplos: • Los anillos num´ericos Z, Q, R y C son dominios de integri- dad. • Los anillos Mn de matrices cuadradas de orden n no son dominios de integridad. Prof. Francisco Rodr´ıguez 5 Cuerpos Llamaremos cuerpo a un anillo conmutativo unitario K donde cada elemento distinto de cero es inversi- ble, es decir: si a ∈ K, a = 0, existe a−1 tal que a·a−1 = a−1·a = 1. En otras palabras, un cuerpo es un anillo conmutativo con divisi´on. Ejemplos: • Z no es un cuerpo, puesto que los ´unicos elementos inver- sibles son 1 y −1. En cambio s´ı son cuerpos los restantes conjuntos num´ericos Q, R y C. • Los enteros gaussianos Z(i) no forman un cuerpo (¿por- qu´e?) aunque s´ı es un dominio de integridad. El cuerpo m´as parecido a Z(i) es el subcuerpo de los n´umeros complejos Q(i) definido de manera obvia como los elementos de la for- ma a + bi siendo a y b racionales. Teorema 6 Todo cuerpo es un dominio de integri- dad. Prof. Francisco Rodr´ıguez 6
  • 14. El inverso de este teorema no es cierto, en general, tenemos dominios de integridad que no son cuer- pos y Z es un ejemplo de ello. En cambio si es cierto en el caso finito. Teorema 7 Todo dominio de integridad finito es un cuerpo. Este teorema nos identificar los cuerpos finitos Corolario 8 Si p es un entero positivo primo, Zp es un cuerpo. Se puede probar (aunque no lo haremos) que todo cuerpo finito contiene un subcuerpo que es isomor- fo a un cierto Zp, es m´as, se prueba tambi´en que todos los cuerpos infinitos contiene un subcuerpo isomorfo a Q. Prof. Francisco Rodr´ıguez 7