Legi de compoziție, grupuri, inele, polinoame

Morfisme și izomorfisme de grupuri

Definiția morfismului și a izomorfismului, proprietățile care se transportă (neutru, simetric, puteri, ordin), izomorfismele clasice și cum găsești funcția f(x) = ax + b care face izomorfismul.

  • 24 min
  • La BAC: Subiectul al II-lea (2)
  • Verificat pe bareme
Ilustrație: Morfisme și izomorfisme de grupuri
Ilustrație generată pentru ZECE (artistică, nu o planșă științifică: pentru detalii exacte vezi schemele din lecție).

ții minte doar fișa asta și ești acoperit

Fișa de aur

  1. 01

    Morfism: f(x ∗ y) = f(x) ∘ f(y) pentru orice x, y. Izomorfism: morfism bijectiv.

  2. 02

    Un morfism duce neutrul în neutru și simetricul în simetric: f(e) = e′, f(x′) = (f(x))′.

  3. 03

    Pentru legea (x − a)(y − a) + a pe (a, +∞), f(x) = x − a este izomorfism către ((0, +∞), ·).

    Truc: Muți originea în a și legea devine înmulțire obișnuită.

  4. 04

    Pentru a găsi f(x) = mx + n: scrii f(x ∗ y) = f(x) ∘ f(y) pentru orice x, y și identifici coeficienții.

  5. 05

    Bijectivitatea o arăți cel mai rapid dând inversa explicit (sau strict monotonă + surjectivă).

1 din 6

Pe scurt

1 minesențialul, de recitit oricând

Culorile din lecție:termenidee-cheie

  • este morfism de grupuri dacă pentru orice .
  • Izomorfism = morfism bijectiv; grupurile sunt izomorfe.
  • Orice morfism verifică și .
  • Izomorfismele transportă proprietățile: comutativitate, ordinele elementelor, subgrupuri, rezultate de calcul.
  • Pentru pe : este izomorfism către .

Definiții și proprietăți

2 min

Definiție. Fie și grupuri. O funcție este morfism de grupuri dacă

Un morfism bijectiv se numește izomorfism de grupuri.

Proprietăți (pentru un morfism ):

  • : din și simplificarea în ;
  • : ;
  • pentru orice ;
  • compunerea a două morfisme este morfism; inversa unui izomorfism este izomorfism;
  • un izomorfism păstrează comutativitatea, numărul elementelor, ordinul fiecărui element.

Morfismul: două drumuri, același rezultat

x, yx + yeˣ, eʸeˣ · eʸ = eˣ⁺ʸadunareînmulțiref(x) = eˣf(x) = eˣ
f(x + y) = f(x) · f(y) înseamnă că poți aduna întâi și aplica f la final, sau aplica f întâi și înmulți la final. Rezultatul e același.

Izomorfisme clasice

5 min

(sau , , )
De la
La
De ce
De la
La
De ce
De la
cu
La
De ce
De la
cu
La
De ce
,
De la
La
matricele , cu
De ce
De la
La
De ce
,
1 / 6
  1. Relația de morfism
    Calculezi separat și pentru oarecare și arăți că sunt egale.
  2. Bijectivitatea
    Dai inversa explicit (, cu verificarea că ajunge în ) sau arăți că este strict monotonă și surjectivă.
  3. Concluzia
    „deci este izomorfism de grupuri de la la ”.

Exemple rezolvate

12 min 3 întrebări la final

Exercițiu de tip BAC: izomorfism pe un interval

, , , .

Morfism: , deci , pentru orice .

Bijectivitate: pentru orice , ecuația are soluția unică . Deci este bijectivă.

Concluzie: este izomorfism de la la .

Aplicație: (de ori), deci .

Pornind de la BAC 2022, model, II.2

În subiect, și ; baremul oficial dă la b) elementul neutru . Pe elementul 1 nu are simetric (), deci izomorfismul de grupuri se face pe , unde este grup.

Fie , . Din definiția legii, verifică , deci

Bijectivitate: pentru orice , , iar dă , adică . Deci este izomorfism de la la . (Pe tot , aceeași formulă duce 1 în 0, iar nu este grup.)

Verificare cu baremul: neutrul trebuie dus în 1, iar .

BAC 2024, model, II.2.c (relația de morfism)

Pe : , . Pentru și , , arătați că pentru orice .

Barem oficial: 2p; și egalitatea 3p. Cerința a fost doar relația de morfism (f nu e aici izomorfism de grupuri: pe elementul 3 nu are simetric).

Exercițiu de tip BAC: ℤ₄ și rădăcinile de ordinul 4 ale unității

, , .

este bine definită: dacă , atunci și .

Morfism: .

Bijectivitate: , , , , valori distincte care acoperă .

Exercițiu de tip BAC: determinarea unui morfism afin

Pe : . Determinați pentru care este morfism de la la .

și .

Egalitatea pentru orice dă , deci . Funcția este și bijectivă (inversa ), deci izomorfism.

Cât este f(e) pentru un morfism de grupuri f?

Care funcție duce ((3, +∞), (x − 3)(y − 3) + 3) în ((0, +∞), ·)?

Pentru ce n este f(x) = 2x + n morfism de la (ℝ, +) la (ℝ, ∘), x ∘ y = x + y + 3?

Ce se cere la BAC

2 mincum apare la examen

  • „Arătați că este izomorfism de grupuri” (relație de morfism + bijectivitate) sau „Determinați pentru care este izomorfism”.
  • Un izomorfism ascuns ușurează punctul c): la model 2022 (II.2), transformă legea în înmulțire; neutrul oficial corespunde lui 1.
  • Model 2024, II.2.c: doar relația pentru (2p + 3p). Este singurul item cu morfism din subiectele M_mate-info 2023–2026; „izomorfism” nu a fost cerut în această perioadă.
  • Proprietățile transportate se folosesc ca argument: „cum este izomorfism și , obținem…”.

Greșeli care costă puncte

1 mincapcanele de evitat

  • Doar relația de morfism, fără bijectivitate, când se cere izomorfism.
  • Inversa care iese din domeniu: la pe , verifici .
  • Direcția greșită: de la la înseamnă , nu .
  • Funcție nebine definită pe : trebuie arătat că rezultatul nu depinde de reprezentantul clasei.

Termeni-cheie

Morfism de grupuri
f: (G, ∗) → (H, ∘) cu f(x ∗ y) = f(x) ∘ f(y), pentru orice x, y ∈ G.
Izomorfism de grupuri
Morfism de grupuri bijectiv. Grupurile se numesc izomorfe (G ≅ H).
Neutrul se transportă
Dacă f este morfism de grupuri, atunci f(e_G) = e_H.
Simetricul se transportă
f(x′) = (f(x))′, simetricul lui f(x) în H; în general f(xⁿ) = (f(x))ⁿ pentru orice n întreg.
Inversul unui izomorfism
Dacă f este izomorfism, f⁻¹ este tot izomorfism; compunerea a două morfisme este morfism.
Izomorfisme clasice
(ℝ, +) → ((0, +∞), ·), x ↦ eˣ; ((0, +∞), ·) → (ℝ, +), x ↦ ln x; ((a, +∞), (x − a)(y − a) + a) → ((0, +∞), ·), x ↦ x − a.
Ce păstrează un izomorfism
Comutativitatea, numărul de elemente, ordinul fiecărui element, subgrupurile (imaginea unui subgrup este subgrup).

Notițele mele

Salvat local

Surse