Grup teorisi veya Grup kuramı, simetrileri inceleyen matematik dalıdır. Simetri kuramı olarak da adlandırılabilir. Bir nesnenin simetrileri ile kast edilen, nesneye uygulandığında nesneye hiçbir etki olmamış gibi sonuç veren dönüşümlerdir. Her nesnenin en az bir simetrisi vardır: hiçbir şey yapmadan olduğu gibi bırakma dönüşümü. Bahsettiğimiz dönüşümlerin tersleri de vardır ve aradığımız özellikleri sağlarlar. Son olarak da dönüşümlerin art arda yapılması, birleşimli bir işlemdir. Bu üç koşula sırasıyla birim elemana sahip olma, elemenların tersi olma ve grup işleminin birleşmeli olması denir. Bu kavramların matematikte soyutlanması, üzerinde tersinebilir ve bileşme özelliğine sahip ikili bir işlemin tanımlı olduğu kümeler ile yapılır. Daha detaylı açıklamak gerekirse, grup nesnesi bir küme G ve onun üzerinde tanımlı bir işleminden oluşur. Bu operasyonun aşağıdaki şartları sağlaması gereklidir:
![image](https://www.wikipedia.tr-tr.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraXBlZGlhLnRyLXRyLm5pbmEuYXovaW1hZ2UvYUhSMGNITTZMeTkxY0d4dllXUXVkMmxyYVcxbFpHbGhMbTl5Wnk5M2FXdHBjR1ZrYVdFdlkyOXRiVzl1Y3k5MGFIVnRZaTg0THpnMEwwZ3lMVFV0TkMxcmFYTnlhRzl0WW1sc2JHVXVjM1puTHpJd01IQjRMVWd5TFRVdE5DMXJhWE55YUc5dFltbHNiR1V1YzNabkxuQnVadz09LnBuZw==.png)
1) G'nin herhangi üç elemanı a,b,c için
eşitliği sağlanmalıdır,
2) G'nin öyle bir e elemanı vardır ki, G'deki herhangi bir a için
eşitliği sağlanır (yani e etkisiz elemandır) ve de e, G'de bu özelliği sağlayan tek elemandır,
3) G'deki her a elemanı için öyle bir b elemanı bulmak mümkündür ki
eşitliği sağlansın. Eğer bu eşitlik sağlanıyorsa b elemanına a elemanının tersi adı verilir.
Yukardaki tanımda dikkat edilmesi gereken bir nokta ise işlemimizin değişme özelliği olduğunu varsaymıyor oluşumuzdur. Yani bazı gruplarda öyle iki a ve b elemanı bulmak mümkündür ki olsun. Öte yandan eğer bir grupta fazladan değişme özelliği de varsa o gruba " grubu" veya " grup" denir. Gruplar sonlu, sayılabilir sonsuz veya sayılamaz sonsuz sayıda eleman içerebilirler.
Kısa tarih
İlk başta Fransız matematikçi Evariste Galois tarafından 'ndeki sonlu genişlemeleri açıklamak için tanımlanmışlardır. Bu konu daha sonraları adıyla anılmaya başlanmış ve bu alanda karşımıza çıkan gruplara da denmiştir. Galois grupları günümüzde hala daha Cebirsel geometri alanının temel uğraş alanları içerisindedirler. Öte yandan gruplar saf matematikte hızla başka uygulama alanları bulmuşlar ve katı hal fiziği ve Oyunlar teorisi gibi uygulamalı alanlara da sıçramışlardır. 1980'li yıllarda tamamlanan sonlu grupların sınıflandırılması projesi modern matematiğin en büyük başarılarından biri olarak kabul edilir.
Gruplara bazı örnekler
1) Tam sayılar kümesi ve üzerindeki toplama işlemi, bir Abel grubudur.
2) 0'dan farklı rasyonel sayılar ve çarpma işlemi, bu da Abeldir.
3) Simetrik n grubu, kümesinden kendi içerisine birebir örten fonksiyonlardan oluşur. Eleman sayısı
dir ve Abel değildir. n sonsuz ise, bu grubun eleman sayısı da sonsuzdur.
4) Lie grupları, diferansiyel geometri alanının uğraş konularıdır. Lie gruplarının en temel örneği, olarak adlandırılan ve ile gösterilen,
doğrusal uzayanın birebir örten ve doğrusal dönüşümlerinin oluşturduğu gruptur.
5) n bir pozitif tam sayı ve G, 2n mertebeli bir grup olsun G’nin (e, G’nin birimi) a2=e olacak şekilde e’ den farklı bir a elemanı vardır.
6) Boş olmayan bir kümesi verilsin.
tarafından üretilen serbest grup,
ile gösterilen ve elemanları
in elemanları tarafından oluşturulan sadeleşmiş kelimeler olan gruptur.
boş olmadığından
her zaman sonsuzdur.
ise
dir.
ise
değişmeli değildir.
Önemli Grup Sınıfları
1) Değişmeli gruplar, eleman sayılarına göre sonlu veya sonsuz olabilirler. Değişmeli grupların sınıflandırılması şöyledir: Grup eğer sonlu ise, mertebesi asal sayıların kuvvetleri olan devirli değişmeli grupların toplamı şeklinde yazılabilir. Mesela, i düşünelim.
olduğundan
tir. Aynı mertebeye sahip olan fakat birbirlerine izomorf olmayan değişmeli gruplar bulunabilir. Örnek olarak, mertebesi 8 olan değişmeli gruplar ailesi şu farklı grupları içermektedir:
,
ve
. Sonsuz mertebeli değişmeli gruplar kendi içlerinde sonlu eleman tarafından üretilenler ve sonsuz eleman tarafından üretilenler olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar. Sonlu eleman tarafından üretilen sonsuz değişmeli gruplar,
nin
tane kopyasının ve bir sonlu değişmeli grubun toplamı şeklinde ifade edilebilirler. Örnek olarak,
yi verebiliriz. Burada
sayısına o grubun , yani rankı, denir.
örneğinde rütbe 2 dir. Dikkat edilecek olursa, grubun rütbesinin tanımlandığı kısım, örnekte
, grubun sonsuz kısmını ifade eder. Geriye kalan kısım, örnekte
kısmı, grubun (veya kıvrılma) kısmını ifade eder. Sonlu gruplar her zaman sonlu bir küme tarafından üretildiklerinden şu sonuca varırız: Sonlu eleman tarafından üretilen değişmeli gruplar (sonlu veya sonsuz olabilirler) her zaman bir serbest değişmeli kısım (yani
li kısım) ve burulmalı kısmın toplamı şeklinde ifade edilebilirler.
Başka bir örnek olarak, mertebesi 12 olan grupları düşünelim. Mertebesi 12 olan değişmeli gruplar ve
tür. Mertebesi 12 olan fakat değişmeli olmayan gruplar,
,
ve
dir. Bu lisetenin başka bir grup içermediği gösterilirken, başka bir deyişle, mertebesi 12 olan bir grubun bu listelenmiş gruplardan biri olduğu gösterilirken kullanılır. Mertebesi 12 olan değişmeli grupların listesi hazırlanırken yukarıda bahsedilen sınıflandırma kullanılır.
2) Aşağıdaki tabloda, mertebesi küçük gruplar listelenmiştir.
Mertebe; | Grup |
---|---|
1 | |
2 | |
3 | |
4 | |
5 | |
6 | |
7 | |
8 | |
9 | |
10 | |
11 | |
12 | |
13 | |
14 | |
15 |
3) Keyfi seçilmiş her grup bir sahiptir. grubu verildiğinde, öncelikle
yi üreten bir
altkümesi seçilir. Böyle bir
her zaman vardır çünkü
seçilebilir. Serbest gruplar olduklarından
tarafından üretilen serbest grup
her zaman vardır.
kümesi
yi ürettiğinden,
nin elemanları tarafından üretilmiş sadeleşmiş serbest kelimelerin bir kısmı
nin elemanlarını temsil ederler. Diğer bir kısmı ise
içinde birim elemana eşit olan elemanları temsil ederler.
kümesi ile,
içinde birim elemanı temsil eden
-kelimelerini gösterirsek,
grup gösterimini elde ederiz.
Örnek olarak, verilebilir. Bu gösterimden
grubunun
ve
gibi iki eleman tarafından üretildiği ve bu iki eleman arasında
ve
ilişkilerinin olduğu görülür.
ilişkisi grubun değişmeli olduğunu gösterir. Ayrıca,
ve
tarafından üretilen serbest grup
nin kelimelerinin, bu ilişkilere göre sadeleştirilmiş halleri
grubunun elemanlarını ifade ederler.
Gruplar, sonlu gösterimli ve sonsuz gösterimli olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar. Sonlu gösterimli gruplar kümesi sonlu olan en az bir gösterimi kabul eden gruplardır. Hiçbir gösterimi sonlu olmayan gruplar ise gösterimi sonsuz sınıfına düşerler.
Sonlu gösterimli grupların Descartes çarpımları da serbest çarpımları da sonlu gösterimlidir. ve
olsun.
nin bir gösterimi
dir.
nin bir gösterimi ise
dir.
4) üzerinde tanımlanan ikili işlemin, yine
üzerinde tanımlanmış bir topolojiye göre sürekli olup olmaması önemli grup sınıfları oluşturur. Eğer, bu ikili işlem
in topolojisine göre sürekli ise,
grubuna denir. Benzer şekilde,
üzerinde bir topoloji ve ayrıca var ise, mesela
bir çokkatlı olabilir ve ikili işlem gerçel analitik ise,
grubuna Lie grubu denir. Örnek olarak, 2 boyutlu tersinir kare matris grubu,bir gerçel 4 boyutlu tıkız olmayan bağlantısız Lie gruptur. Eğer gerçel yapı karmaşık yapıyla değiştirilirse, karmaşık Lie grubu elde edilir.
5) Gruplar ayrıca, , lar (amenable group), sağlayan veya sağlamayan gruplar gibi ana sınıflara ayrılırlar.
Grupların Cayley Çizgeleri
Her gruba bir çizgesi tayin edilerek, çizge teorisinin kombinatorik sonuçları, grup teorisinde kullanılabilir. Bu özel çizgeye denir ve şöyle inşa edilir:
grubunu üreten
kümesi seçildikten sonra,
nin her
elemanına
ile gösterilen bir renk atanır. Uçlar kümesi, yani
, olarak
kümesi seçilir.
için
şeklinde
var ise,
ucundan
ucuna
renkli kenar çizilir. Elde edilen renki yönlendirilmiş çizge
dir.
![image](https://www.wikipedia.tr-tr.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraXBlZGlhLnRyLXRyLm5pbmEuYXovaW1hZ2UvYUhSMGNITTZMeTkxY0d4dllXUXVkMmxyYVcxbFpHbGhMbTl5Wnk5M2FXdHBjR1ZrYVdFdlkyOXRiVzl1Y3k5MGFIVnRZaTlqTDJNMEwwUnBhRjgwWDBOaGVXeGxlVjlIY21Gd2FDVXpRbDluWlc1bGNtRjBiM0p6WDJFbE1rTmZZaVV6UWw5d2NtVm1hWGd1YzNabkx6SXdNSEI0TFVScGFGODBYME5oZVd4bGVWOUhjbUZ3YUNVelFsOW5aVzVsY21GMGIzSnpYMkVsTWtOZllpVXpRbDl3Y21WbWFYZ3VjM1puTG5CdVp3PT0ucG5n.png)
![image](https://www.wikipedia.tr-tr.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraXBlZGlhLnRyLXRyLm5pbmEuYXovaW1hZ2UvYUhSMGNITTZMeTkxY0d4dllXUXVkMmxyYVcxbFpHbGhMbTl5Wnk5M2FXdHBjR1ZrYVdFdlkyOXRiVzl1Y3k5MGFIVnRZaTlrTDJReUwwTmhlV3hsZVY5bmNtRndhRjl2Wmw5R01pNXpkbWN2TWpBd2NIZ3RRMkY1YkdWNVgyZHlZWEJvWDI5bVgwWXlMbk4yWnk1d2JtYz0ucG5n.png)
grup gösterimi ile verilen
grubunun Cayley çizgesi şekilde verildiği gibidir. Bu çizgenin
ucu bulunmaktadır. Uçlar, grup içinde denk geldikleri elemanların adları kullanılarak isimlendirilmişlerdir.
kümesi
olarak seçilmiştir. Kırmızı renk ile gösterilen kenarlar
tarafından verilen kenarları, mavi renkli kenarlar ise
tarafından verilen kenarları göstermektedir. Grup içerisinde,
olduğundan, kırmızı kenarların dört defa art arda yönlü şekilde takip edilmesi, başlangıç noktasına dönmek demektir. Bu çizgenin topolojik olarak temel grubu
tür. Ayrıca, uçların içine konulmuş olan F sembolü,
ün tarif ettiği simetriyi anlatmaktadır.
- Yandaki şekilde,
grup gösterimi ile verilen
grubunun Cayley çizgesi verilmiştir.
nin elemanları
ve
kullanılarak oluşturulabilecek kısaltılmış kelimeler olduklarından
bu durumda sayılabilir sonsuzdur. Mesela,
bu tür kelimelerdendir. Şekilde, bir uçtan çıkan ve sağ tarafa giden oklar
ya, üst tarafa giden oklar
ye, sol tarafa giden oklar
e ve aşağı tarafa giden oklar
e denk gelirler.
bir serbest grup olduğundan, bir uçtan başlayıp yönlü şekilde kenarları katip edersek, başladığımız noktaya geri dönemeyiz. Ayrıca, bu çizge bir fraktaldır. Daha net olarak, şekilde verilen çizge, soyut çizgenin, düzleme gömülmüş halidir ve bu haliyle bir fraktaldır.
Grupların Cayley çizgeleri e her zaman gömülebilirler. Ayrıca, her yönlü çizge bir Cayley çizgesi değildir. Cayley çizgesi kullanılarak, grubun tanımlanır.
Grupların Gösterim Kompleksleri
Grup gösterimleri kullanılarak, her gruba karşılık bir inşa edilir. Bu teknik, sıklıkla kullanılır. gibi bir gösterimin verildiğini kabul edelim.
ile tek noktası olan topolojik uzayı gösterelim.
kümesinin her elemanı için, bir kenar, bu tekil noktaya uç noktalarından yapıştırılsın. Oluşan uzayı
ile gösterelim.
kümesinin elemanları,
içinde birim elemana denk gelen kelimeler olduklarından, bu tür her kelimeye karşılık, bir disk, topolojik sınırı 1-boyutlu kenarlara denk gelecek şekilde yapıştırılabilir. Oluşan 2-boyutlu
uzayı,
nin hücre kompleksi dir. Bu hücre kompleksinin temel grubu
nin kendisi olup, topolojik 1-boyutlu iskeleti
nin Cayley çizgesidir.
Örnek: in gösterim kompleksi torustur.
Grup Teorisinin Diğer Teorilerle İlişkisi
Grup teorisi cebirin en sık kullanılan yapısı olduğundan, matematiğin diğer dallarında pek sık kullanılır. Aşağıda, bu ilişkilerin birkaçı açıklanmıştır.
- Topolojik uzaylar ile grup teorisi arasındaki münasebet, cebirsel topolojide tanımlanan temel grup ve homoloji gruplarıdır. Kabaca, topolojik uzaylar için tanımlanan ve görüntüleri veya olan sayesinde, uzaylar arasındaki topolojik işlemler, grup kategorisinde cebirsel işlemlere dönüşürler. ; uzayların birleşimleri ile, denk gelen grupların arasındaki ilişkiyi sağlar. Ayrıca, gruba atanan ve , bazı cebirsel işlemlerin yapılmasını sağlar. Bunun sonucu olarak da, olarak bilinen,; grubun ikinci tekil homoloji grubunu, grubun gösterimini kullanılarak cebisel şekilde ifade eden teorem bulunur. Diğer bir taraftan, çokkatlıların gelişmiş şekli olan Satake-Thurston nun (orbifold), grupların simetri özelliklerini kullanırlar ve Gromov un ile dinamik sistemler arasında bağlantı kurarlar.
- Analiz ile grup teorisi arasında şöyle bir münasebet vardır. Analizin alt kolu olan harmonik analiz, topolojik gruplarda integral operatörünün yapısını inceler. Bu çalışma, grubun olup olmadığının, nın sahip olup olmadığının belirlenmesi içindir. T-özelliği ve uyumluluk, grubun geometrisi ve tarif ettiği dinamik sistem ile ilgili bilgi verir. T-özelliği ayrıca grup üzerindeki ile alakalıdır. Bunların yanında, topolojik gruplar için denilen nicelikler tanımlanır. Bu nicelikler,
de Fourier dönüşümü ile ilgili olup, tip ve kotip nicelikleri ile ilgilidir. Tip ve kotip, meşhur ve ile alakalı olup, Banach uzaylarının Hilbert uzayı olup olmadıklarını kontrol etmek için kullanılır.
- ile grup teori arasında, ile verilen bir ilişki vardır. Kabaca ergodik teorem, ölçülebilir ergodik bir dönüşümün ile eşit olduğunu söyler. Bu da, grupların temsil teorisi, (shift), kapalı (subshift), grupların Cayley çizgeleri üzerinde ve (sofic groups) gibi dinamik sistem konularıyla alakalıdır.
Grup Teorisinin Önemli Uygulamaları
![image](https://www.wikipedia.tr-tr.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraXBlZGlhLnRyLXRyLm5pbmEuYXovaW1hZ2UvYUhSMGNITTZMeTkxY0d4dllXUXVkMmxyYVcxbFpHbGhMbTl5Wnk5M2FXdHBjR1ZrYVdFdlkyOXRiVzl1Y3k5MGFIVnRZaTg1THprMkwxSjFZbWxySlRJM2MxOWpkV0psWDNZeUxuTjJaeTh5TURCd2VDMVNkV0pwYXlVeU4zTmZZM1ZpWlY5Mk1pNXpkbWN1Y0c1bi5wbmc=.png)
Aşağıda bazı önemli uygulamalar verilmiştir.
- Rubik Küpünün çözümü grup teorisi kullanılarak elde edilir.
- Galois teorisinde, polinomların köklerinin simetrileri gruplar kullanılarak çalışılır.
- Grup teorisi, kriptografide sıklıkla kullanılır.
- Diferansiyel denklemlerin çözümlerinde ve simetrilerinde, Lie grupları kullanılır.
- Kimya biliminde, kristal yapıların sınıflandırılmasında grup teorisi kullanılır.
- Fizik biliminde, Noether teoremi ile fiziksel sistemlerin simetrileri ile o sistemin arasında bir münasebet kurulur. Simetriler çoğu zaman gruplar kullanılarak izah edilir. Noether teoremi yüzeysel olarak, bir sistemin simetrisi var ise, o simetriye denk gelen ve zaman tarafından korunan bir niceliğin var olduğunu söylemektedir.
Kaynakça
- ^ [1] 28 Haziran 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Rusça Wiki
- ^ abcd[2] 21 Haziran 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Grup Teori İngilizce Wiki
- ^ William Thurston, The Geometry and Topology of Three-Manifolds 12 Eylül 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (Chapter 13), Princeton University lecture notes (1978–1981)
- ^ André Haefliger, Orbi-espaces, pages 203–213 in "Sur les groupes hyperboliques d'après Mikhael Gromov", Progress in Mathematics 83 (1990), Birkhäuser. .
- ^ Bekka, Bachir; de la Harpe, Pierre; Valette, Alain (2008), Kazhdan's property (T) (PDF), New Mathematical Monographs, 11, Cambridge University Press, ISBN , MR2415834, 7 Şubat 2012 tarihinde kaynağından (PDF), erişim tarihi: 17 Haziran 2012
- ^ D.J.H Garling, Inequalities A Journey into Linear Analysis, pages 144–14, Cambridge University Press, (2007).
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar