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群是抽象代数中的一个重要概念。简单来说,群就是一堆数学对象,加上一种把这些对象组合起来的方法。这种组合方法必须满足四个基本规矩,我们称为群公理。
第一个规矩叫做封闭性,也叫关门原则。意思是说,你从集合里随便拿出两个元素,用群的运算把它们组合起来,得到的结果必须还在原来的集合里面,不能跑到外面去。比如整数的加法,任意两个整数相加,结果还是整数。
第二个规矩叫做结合律,也叫随便分组原则。当你要组合三个元素时,你可以先把前两个组合起来,再和第三个组合;也可以先把后两个组合起来,再和第一个组合。不管怎么分组,最终结果都是一样的。比如加法中,括号的位置不影响结果。
第三个规矩是单位元的存在。集合里必须有一个特殊的成员,叫做单位元,通常记作e。任何元素和单位元组合,结果还是那个元素本身,就像什么都没做一样。比如加法中的0,任何数加0还是它自己;乘法中的1,任何数乘1还是它自己。
第四个规矩是逆元的存在。集合里的每个元素都必须有一个搭档,叫做逆元。它们组合起来的结果就是单位元。比如加法中,3的逆元是负3,它们相加等于0;乘法中,2的逆元是二分之一,它们相乘等于1。满足这四个规矩的数学结构,就叫做群。群是抽象代数的基础,在数学和物理中都有重要应用。