群、环、域是代数结构的三种不同类型,它们在定义和性质上有所区别:
1.群(Group):
群是一组元素G以及定义在这些元素上的一个二元运算“·”,满足以下四个公理:
✔封闭性:对于所有a,b∈G,有a·b∈G。
✔结合律:对于所有a,b,c∈G,有(a·b)·c=a·(b·c)。
✔单位元:存在某个元素e∈G,使得对于所有a∈G,有e·a=a·e=a。
✔逆元:对于每个元素a∈G,存在元素b∈G,使得a·b=b·a=e。
群可以是非交换的(也称为非阿贝尔群),也可以是交换的(阿贝尔群)。
2.环(Ring):
环是一组元素R以及定义在这些元素上的两个二元运算“+”和“·”,满足以下公理:
✔“+”构成一个阿贝尔群,即满足封闭性、结合律、交换律、存在单位元0(加法单位元),以及每个元素都有加法逆元。
✔“·”满足封闭性和结合律。
✔“·”对“+”满足分配律,即对于所有a,b,c∈R,有a·(b+c)=a·b+a·c,以及(b+c)·a=b·a+c·a。
环中的乘法不一定满足交换律,也不一定有乘法单位元。如果环中的乘法满足交换律,则称为交换环。
3.域(Field):
域是一组元素F以及定义在这些元素上的两个二元运算“+”和“·”,满足以下公理:
✔“+”构成一个阿贝尔群。
✔“·”构成一个阿贝尔群,且除了加法单位元0以外的每个元素都有乘法逆元。
✔域中的乘法必须满足交换律,即对于所有a,b∈F,有a·b=b·a。
域是环的一个特例,它要求乘法不仅满足环的性质,而且每个非零元素都有逆元,即域中的乘法运算是可逆的。