怎么处理简单的循环群问题?

作者:神奇的周 | 创建时间: 2023-06-05
在《代数》这本书里面,有一个群论练习题: 给定矩阵A(如下图所示),要求构造出由A在矩阵乘法下,生成的循环群的具体元素。 下面,我们就用Mathematica来构造这个群。...
怎么处理简单的循环群问题?

操作方法

首先,Mathematica定义的矩阵是以嵌套列表的形式存在的: A = {{1, 1}, {-1, 0}} A // MatrixForm 而Mathematica进行矩阵运算的时候,也是采用嵌套列表的形式。

下面,根据A,运用矩阵乘法的规则,计算AA: A2 = A.A A和A之间的乘法,用小数点表示; 运算的结果,记为A2,A2也是一个矩阵。

那么,A2与A的乘积,记为A3,以此类推: A3 = A2.A A4 = A3.A A5 = A4.A A6 = A5.A ……

把A、A2、A3、……、A6化成我们习以为常的矩阵的形式: MatrixForm /@ {A, A2, A3, A4, A5, A6}

注意到A6是2阶单位矩阵,所以,这个群的所有元素已经全部构造出来了,分别是: A, A2, A3, A4, A5, A6 原因是: 设S={A, A2, A3, A4, A5, A6}是这六个矩阵的集合, S里面任意两个元素的积仍旧属于S,这里的积特指矩阵积。 验证一下: A3和A5的积,其实就是A2。

实际上,全面的验证,就可以得到这个循环群的乘法表: Grid[Table[ x.y // MatrixForm, {x, {A, A2, A3, A4, A5, A6}}, {y, {A, A2, A3, A4, A5, A6}}], Frame -> All]

温馨提示

我们不但构造出了由A生成的循环群,而且,还得到了这个循环群的乘法表,一举两得。
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