This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam

സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്

Current revision as of 15:27, 11 ഏപ്രില്‍ 2016

ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം

Group Theory

അമൂര്‍ത്ത ബീജഗണിത (Abstract Algebra) ത്തിലെ ഒരു പ്രധാന ശാഖ. ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഏത് രണ്ടംഗങ്ങളെയും ചില വ്യവസ്ഥകള്‍ പാലിക്കുന്ന ക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ഈ ക്രിയ സങ്കലനമോ ഗുണനമോ വേറെ ക്രിയയോ ആകാം.

ആമുഖം

ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം എ.ഡി. 20-ാം ശ.-ത്തിലാണ് പ്രാധാന്യം നേടിയത്. പ്രാചീന സംസ്കാരങ്ങളില്‍ത്തന്നെ സമമിതി (symmetry) എന്ന ആശയം ഉണ്ടായിരുന്നു. ഈജിപ്തിലെ ഭിത്തികളിലെ കലാത്മകമായ ചിത്രങ്ങളില്‍ 'സമമിതി' എന്ന ആശയം പ്രകടമായിട്ടുണ്ട്. ഈ 'സമമിതി'കളെ ഗ്രൂപ്പെന്ന സങ്കല്പംകൊണ്ട് വ്യക്തമാക്കാം. യൂക്ലിഡ് (ബി.സി. 3-ാം ശ.) എന്ന സുപ്രസിദ്ധ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ബഹുഭുജങ്ങള്‍ (polygons), സമബഹുഫലകങ്ങള്‍ (regular polyhedra) എന്നിവയെപ്പറ്റി പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. പക്ഷേ, ഗ്രൂപ്പ് എന്ന ആശയം എ.ഡി. 18-ാം ശ.-ത്തിലാണ് ആദ്യമായി ഉടലെടുത്തത്. ജോസഫ് ലൂയി ലഗ്റാഞ്ജ് (എ.ഡി. 1736-1813) ഗ്രൂപ്പുകളെപ്പറ്റി പരാമര്‍ശിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതിനുശേഷം അഗസ്റ്റിന്‍ ലൂയി കാഷി (1789-1857) ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പുകളെ പരിഗണിച്ചു. എന്നാല്‍, ഗ്രൂപ്പുകള്‍ക്ക് പ്രാധാന്യം ഉണ്ടാകാന്‍ ഒരു പ്രത്യേക കാരണമുണ്ടായിരുന്നു. ബീജഗണിതത്തില്‍ 4-ാം ഘാതം വരെയുള്ള സമീകരണങ്ങളെ കരണികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് നിര്‍ധാരണം ചെയ്യാം. അതായത്, സങ്കലനം, വ്യവകലനം, ഗുണനം, ഹരണം, ഘാതം, മൂലം ഇവ ഉപയോഗിച്ച് നിര്‍ധാരണമൂല്യത്തെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍ സാധിക്കും. പക്ഷേ, 5-ാം ഘാതത്തിലെ സമീകരണത്തിന് അത് സാധ്യമല്ല. ആബെല്‍ (1802-29) എന്ന നോര്‍വീജിയന്‍ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഇത് തെളിയിച്ചു. എന്തുകൊണ്ടാണ് ഇത് സാധ്യമാകാത്തത് എന്നുള്ള കാര്യം ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് ഇവാരിസ്ത് ഗാല്‍വ (1811-32) എന്ന ഗണിതജ്ഞന്‍ അനന്യസാധാരണമായ രീതിയില്‍ വിശദമാക്കി. അതിനുശേഷമാണ് ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ നൈസര്‍ഗികമായ പ്രാധാന്യം ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ മനസ്സിലാക്കുകയും ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം പഠനത്തിന് വിധേയമാക്കുകയും ചെയ്തത്. ഇപ്പോള്‍ അമൂര്‍ത്തബീജഗണിതത്തിന്റെ ലളിതവും അടിസ്ഥാനപരവുമായ ഒരു ശാഖയാണ് ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം. ഗണിതത്തിന്റെ പല ശാഖകളിലും, ഭൗതികം, രസതന്ത്രംപോലുള്ള ഇതര ശാസ്ത്രങ്ങളിലും, ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തം പ്രയോജനപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്.

ഗ്രൂപ്പുകള്‍

ബീജഗണിതത്തിലെ ഒരു ആധാര തത്ത്വമാണ് ദ്വിചരക്രിയ (Binary operation). X ഒരു അശൂന്യഗണം (non-empty) എന്നിരിക്കട്ടെ. X-ലെ ഏത് രണ്ടംഗങ്ങള്‍ക്കും സംഗതമായി (corresponding to) ഗണത്തിലെ ഒരംഗം നിര്‍വചിക്കുന്നതിനെയാണ് ദ്വിചരക്രിയ എന്നുപറയുന്നത്. അതായത്. X x X-ല്‍ നിന്നും X-ലേക്കുള്ള ഒരു ഫലനമാണ് ദ്വിചരക്രിയ. ഉദാഹരണമായി N = {1,2,3, ...} എന്നിരിക്കട്ടെ. N-ല്‍ സങ്കലനം എന്ന ക്രിയ നിര്‍വചിക്കാം. '+' എന്ന ചിഹ്നംകൊണ്ടാണ് അതിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്.

N-ലെ a,b എന്ന ഏത് അംഗങ്ങള്‍ക്കും a + b എന്ന സങ്കലനഫലമുണ്ട്. അതുപോലെ N-ലെ a,b എന്ന ഏത് അംഗങ്ങള്‍ക്കും 'x' എന്ന ഗുണനം നിര്‍വചിക്കാം. മ,യ ഇവയുടെ ഗുണനഫലം മഃയ ആണ്.

A = {1, 2, 3} എന്നിരിക്കട്ടെ. A - ക്ക് 6 ക്രമചയങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഈ ക്രമചയങ്ങളെ എന്ന രീതിയില്‍ സൂചിപ്പിക്കാം. ഇവിടെ a₁, a₂, a₃ എന്നിവ ഏതെങ്കിലും ക്രമത്തില്‍ എഴുതപ്പെട്ട 1,2,3 എന്ന സഖ്യകളാണ്. ഇങ്ങനെ കിട്ടുന്ന ക്രമചയങ്ങള്‍ ഇപ്രകാരമാണ്.

σ, τ എന്നീ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗുണനഫലമായ എന്ന ക്രമചയത്തെ ഇങ്ങനെ നിര്‍വചിക്കാം. ആദ്യം എന്ന ക്രമചയത്തെ നിര്‍വചിക്കുക. പിന്നീട് എന്ന ക്രമചയം നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ കിട്ടുന്ന ക്രമചയമാണ് .

ഉദാഹരണമായി എന്നുകിട്ടും.

ദ്വിചരക്രിയയെ +, ⦁, *, ⊕ എന്നീ ചിഹ്നങ്ങള്‍കൊണ്ടോ അല്ലെങ്കില്‍ സാന്നിധ്യംകൊണ്ടോ സൂചിപ്പിക്കാവുന്നതാണ്. സാധാരണയായി സാന്നിധ്യം കൊണ്ടാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. അതായത് a, b ഇവയുടെ ദ്വിചരക്രിയമൂലം കിട്ടുന്ന ഫലത്തെ വേറെ ചിഹ്നങ്ങളൊന്നും കൂടാതെ, ab എന്നു മാത്രം. X, ഒരു ദ്വിചരക്രിയയുള്ള ഗണമെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. a, b, c ε X എന്നിരിക്കട്ടെ. a (bc) = (ab) c ആണെങ്കില്‍, ദ്വിചരക്രിയയെ സാഹചര്യക്രിയ എന്നുപറയുന്നു. ദ്വിചരക്രിയ സാഹചര്യ നിയമം (Associative law) അനുസരിക്കുന്നു എന്നു പറയും.

ഒരു ദ്വിചരക്രിയ നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള അശൂന്യഗണത്തെ ഗ്രൂപ്പോയ്ഡ് എന്നുപറയും. അത് സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കുകയാണെങ്കില്‍ അതിനെ അര്‍ധഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയാം. യൂക്ലിഡിയന്‍ ത്രിവിമേയ സദിശങ്ങള്‍ സദിശഗുണനം എന്ന ക്രിയയോടുകൂടിയ ഗ്രൂപ്പോയ്ഡ് ആണ്. എണ്ണല്‍ സംഖ്യകളുടെ ഗണം സങ്കലനത്തോടുകൂടിയ ഒരു അര്‍ധഗ്രൂപ്പ് (semi group) ആണ്.

S ഒരു ദ്വിചരക്രിയയോടുകൂടിയ ഗണമെന്നിരിക്കട്ടെ. S-ലെ a എന്ന ഓരോ അംഗത്തിനും ae = a (ea = a) എന്ന വ്യവസ്ഥ അനുസരിക്കുന്ന e എന്ന അംഗം S-ല്‍ ഉണ്ടെങ്കില്‍ അതിനെ ദക്ഷിണ (വാമ) തത്സമകം [right (left) identity] എന്നുപറയും. ഒരു വാമ ദക്ഷിണ തത്സമകത്തെ (left right identity) തത്സമകം എന്നുപറയും. a എന്ന അംഗത്തിന് aa^-1 = e, (a^-1a = e) എന്ന വ്യവസ്ഥ അനുസരിക്കുന്ന a^-1 എന്ന അംഗമുണ്ടെങ്കില്‍, അതിനെ ദക്ഷിണ (വാമ) വ്യുത്ക്രമം [right (left) inverse] എന്നു പറയാം. ഇവിടെ ല ഒരു വാമതത്സമകമോ ദക്ഷിണ തത്സമകമോ ആകാം. ഒരു വാമ, ദക്ഷിണ വ്യുത്ക്രമത്തെ വ്യുത്ക്രമം (inverse) എന്നു പറയുന്നു.

ഒരു തത്സമകത്തോടു കൂടിയ അര്‍ധഗ്രൂപ്പിന് മോണോയ്ഡ് എന്നു പറയും. എണ്ണല്‍സംഖ്യകളുടെ ഗണം ഗുണനക്രിയയോടുകൂടിയ മോണോയ്ഡ് ആണ്. അതിന്റെ തത്സമകം '1' എന്ന അംഗമാണ്.

മുകളില്‍ വിവരിച്ചിട്ടുള്ള തത്ത്വങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഒരു ഗ്രൂപ്പിനെ നിര്‍വചിക്കാം.

താഴെ പറയുന്ന വ്യവസ്ഥകള്‍ അനുസരിക്കുന്ന G എന്ന അശൂന്യഗണത്തെ ഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു.

G₁ : G ഒരു അര്‍ധഗ്രൂപ്പാണ്.

G₂ : G-യില്‍ ഒരു തത്സമകം ഉണ്ട്. അതായത് a എന്ന G-യിലെ ഏത് അംഗത്തിനും ae = ea = a എന്ന വ്യവസ്ഥ പാലിക്കുന്ന e എന്ന അംഗം ഉണ്ട്.

G₃ : G-യിലെ ഓരോ അംഗത്തിനും വ്യുത്ക്രമം ഉണ്ട്. അതായത് G-യിലെ a എന്ന ഏത് അംഗത്തിനും aa^-1 = a^-1a = e എന്ന വ്യവസ്ഥ പാലിക്കുന്ന a^-1 എന്ന അംഗം ഉണ്ട്.

യഥാര്‍ഥത്തില്‍ ഈ വ്യവസ്ഥകളില്‍ അയവു വരുത്താവുന്നതാണ്. താഴെക്കൊടുത്തിട്ടുള്ള പ്രമേയ (theorem)ത്തില്‍ നിന്നു അത് വ്യക്തമാകും.

പ്രമേയം 2.1. G എന്ന അര്‍ധഗ്രൂപ്പില്‍ താഴെ പറയുന്ന വ്യവസ്ഥകള്‍ തുല്യമാണ്.

AG₁ : G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്;

AG₂ : G - യില്‍ ഒരു വാമ തത്സമകവും, ഓരോ അംഗത്തിനും ഒരു വാമ വ്യുത്ക്രമവും ഉണ്ട്;

AG₃ : G -യില്‍ ഒരു ദക്ഷിണ തത്സമകവും ഓരോ അംഗത്തിനും ഒരു ദക്ഷിണ വ്യുത്ക്രമവും ഉണ്ട്.

ഗ്രൂപ്പിലെ തത്സമകം ഏകമാത്രം (unique) ആണ്. e, e' രണ്ട് തത്സമകങ്ങള്‍ എന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍,

e = e.e' (e' തത്സമകമായതുകൊണ്ട്)

= e' (e' തത്സമകമായതുകൊണ്ട്) എന്നു കിട്ടും.

അതുപോലെ ഓരോ അംഗത്തിനും വ്യുത്ക്രമവും ഏകമാത്രമാണ്. a എന്ന അംഗത്തിന് a', a എന്ന രണ്ടു വ്യുത്ക്രമങ്ങള്‍ ഉണ്ടെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍,

a' = a' e

= a' (aa) ; aa തത്സമകമായതുകൊണ്ട്)

= a (a'a തത്സമകമായതുകൊണ്ട്) എന്നു കിട്ടും.

ദ്വിചരക്രിയ നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഒരു ഗണം ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് തെളിയിക്കാന്‍ അയവു വരുത്തിയ വ്യവസ്ഥകള്‍ സഹായകരമായിരിക്കും. പക്ഷേ, ഗ്രൂപ്പിന്റെ സവിശേഷതകള്‍ പറയുമ്പോള്‍ അയവുവരുത്താത്ത, കര്‍ശന നിബന്ധനകള്‍ പ്രയോജനപ്രദമായിരിക്കും.

ഗ്രൂപ്പിന് പല സവിശേഷതകള്‍ ഉണ്ട്. രണ്ട് പ്രധാന സവിശേഷതകള്‍ താഴെപ്പറയുന്ന പ്രമേയത്തില്‍ ചേര്‍ക്കുന്നു.

പ്രമേയം 2.2 (i). G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നും, a, b, c G -യിലെ അംഗങ്ങളെന്നുമിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ ab = ac എങ്കില്‍ b = c ആയിരിക്കും. ba = ca എങ്കില്‍ b = c ആയിരിക്കും.

(ii) ax = b എന്ന സമീകരണത്തിന് ഏകമാത്ര നിര്‍ധാരണമൂല്യം ഉണ്ടായിരിക്കും; ya = b എന്ന സമീകരണത്തിന് ഏകമാത്ര നിര്‍ധാരണമൂല്യം ഉണ്ടായിരിക്കും.

(i) -ലെ സവിശേഷതകളെ ക്രമേണ വാമ (left) ദക്ഷിണ (right) നിരാസ നിയമങ്ങള്‍ (cancellation laws) എന്നു പറയുന്നു.

ഒരു ഗ്രൂപ്പില്‍ a, b എന്ന ഏത് അംഗങ്ങളും ab = ba എന്ന നിയമം അനുസരിക്കുകയാണെങ്കില്‍ അതിനെ ക്രമവിനിമേയ ഗ്രൂപ്പ് (commutative group) അല്ലെങ്കില്‍ ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു.

ഗണിതശാസ്ത്രത്തിലും ഇതരശാസ്ത്രങ്ങളിലും വളരെ സാധാരണയായി കണ്ടുവരുന്ന ഒരു ബീജീയഘടന (Algebraic structure) ആണ് ഗ്രൂപ്പ്. ചില ഉദാഹരണങ്ങള്‍ താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.

ഉദാഹരണങ്ങള്‍

i. Z = {0, 1, 2, ..., n, ...} സങ്കലനത്തോടുകൂടിയ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. '0' തത്സമകവും n എന്ന അംഗത്തിന്റെ വ്യുത്ക്രമം -n ഉം ആണ്. ഇത് ഒരു ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണ്.

ii. പൂജ്യം ഉള്‍പ്പെടുത്താത്ത വാസ്തവിക സംഖ്യകളുടെ ഗണം ഒരു ഗുണനാത്മകമായ ഗ്രൂപ്പാണ്. '1' അതിന്റെ തത്സമകവും a എന്ന സഖ്യയുടെ വ്യുത്ക്രമം യും ആണ്. ഇത് ഒരു ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണ്.

iii. Z എന്ന പൂര്‍ണസംഖ്യകളുടെ ഗണത്തില്‍ ≡ എന്ന ഒരു ബന്ധം ഇപ്രകാരം നിര്‍വചിക്കുക.

a, b എന്ന Z -ന്റെ അംഗങ്ങളെ n എന്ന അംഗംകൊണ്ട് ഹരിക്കുമ്പോള്‍ ശിഷ്ടങ്ങള്‍ തുല്യമാണെങ്കില്‍

a b (മോഡ് n) ആണ്.

'a സര്‍വസമം b മോഡുലോ n' എന്നാണ് ഇത് വായിക്കുക. ഇത് ഒരു തുല്യതാബന്ധം (Equivalance relation) ആണ്. ഈ ബന്ധം Z-നെ n വര്‍ഗങ്ങളായി വിഭജനം ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ (0), (1), ..., (n-1) എന്ന n വര്‍ഗങ്ങള്‍ കിട്ടും. ഇപ്രകാരം Zn = {(0), (1), ... (n-1)} എന്ന ഗണം ഉണ്ടാക്കുന്നു. (a), (b) ഇവ Z_n -ലെ അംഗങ്ങളാണെങ്കില്‍, (a) + (b) = (a + b) എന്നു നിര്‍വചിക്കാന്‍ സാധിക്കും. (0) തത്സമകമാണ്. K + (n - k) = (0) ആയതുകൊണ്ട് (K) യുടെ വ്യുത്ക്രമം (n-k) ആണ്. Z ഒരു ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണ്.

iv. എന്ന രൂപത്തിലുള്ള വാസ്തവിക സംഖ്യകളാല്‍ നിര്‍മിതമായ എല്ലാ അവിചിത്ര (Non-singular) മാട്രിക്സുകളുടെയും ഗണം M₂ എന്നിരിക്കട്ടെ. മാട്രിക്സുകളുടെ ഗുണനത്തെ ഇപ്രകാരം നിര്‍വചിക്കാം.

ഈ ഗുണനം സാഹചര്യനിയമം പാലിക്കുന്ന ഒന്നാണ്. അവിചിത്ര മാട്രിക്സുകളുടെ ഗുണനഫലം അവിചിത്രമാണ്. എന്ന മാട്രിക്സ് M₂ -വിന്റ തത്സമകമാണ്. എന്ന മാട്രിക്സിന് വ്യുത്ക്രമമാണ്. ഇങ്ങനെ M₂ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് കിട്ടുന്നു. M₂ ഒരു ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പല്ല.

(v) S = {1, 2, 3, ..., n} എന്നിരിക്കട്ടെ. S -ന്റെ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗണത്തെ S_n എന്നു സൂചിപ്പിക്കാം. σ, τ ഇവ രണ്ട് ക്രമചയങ്ങളാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക.എന്നതിനെ ആദ്യം -യും പിന്നീട് -യും നിര്‍വചിക്കുമ്പോള്‍ കിട്ടുന്ന ക്രമചയമെന്ന് നിര്‍വചിക്കാം. ക്രമചയങ്ങളുടെ ഈ ഗുണനം സാഹചര്യനിയമം പാലിക്കും.

എന്ന ക്രമചയം തത്സമകമായിരിക്കും. എന്ന ക്രമചയത്തിന് എന്ന ക്രമചയം വ്യുത്ക്രമമായിരിക്കും. ഇങ്ങനെ S_n ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് കിട്ടുന്നു. ഈ ഗ്രൂപ്പിന് n - ഘാത സമമിത ഗ്രൂപ്പ് (permutation group of ordern) എന്നു പറയും.

vi. C 4 = {1, -1, i, -i} എന്ന സങ്കീര്‍ണസംഖ്യകള്‍ (Complex numbers)ക്ക് ഗുണനം നിര്‍വചിക്കാം. ഗുണനഫലത്തെ ഒരു പട്ടികയില്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

പ്രസ്തുത ഗുണനം സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കുന്നു. '1' തത്സമകമാണ്. ഓരോ അംഗത്തിനും വ്യുത്ക്രമം ഉണ്ടെന്നുള്ളത് പട്ടികയില്‍ നിന്നും വ്യക്തമാണ്. ഇങ്ങനെ C₄ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് കിട്ടുന്നു.

vii. 1 2 3 ഒരു സമഭുജത്രികോണമെന്നിരിക്കട്ടെ. ഈ ത്രികോണത്തിന്റെ സമമിതികളുടെ ഗണം G എന്നിരിക്കട്ടെ. ഈ ത്രികോണത്തെ ചില രീതികളില്‍ ചലിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ 'ഒന്നുപോലുള്ള' സ്ഥിതികള്‍ കിട്ടും. '1' എന്ന ബിന്ദുവിനെ ബന്ധിപ്പിച്ച് 2-നെയും 3-നെയും പരസ്പരം മാറ്റുക. ഇതുപോലെ 2-നെ ബന്ധിപ്പിച്ച് 3-നെയും 1-നെയും മാറ്റുക. 3-നെ ബന്ധിപ്പിച്ച് 1-നെയും 2-നെയും പരസ്പരം മാറ്റുക. ഇങ്ങനെ σ₁, σ₂, σ₃, എന്ന മൂന്ന് രീതിയിലുള്ള ചലനങ്ങള്‍ കിട്ടും. ത്രികോണത്തെ 120° അപ്രദക്ഷിണ (anticlockwise)മായി ചുറ്റുക. അതായത്, 3, 1-ന്റെ സ്ഥാനത്തും 1, 2-ന്റെ സ്ഥാനത്തും 2, 3-ന്റെ സ്ഥാനത്തും വരത്തക്കവിധം ത്രികോണത്തെ ചലിപ്പിക്കുക. ഇതുപോലെ 240°, 360° ചുറ്റുമ്പോഴും ത്രികോണം പൂര്‍വസദൃശമായ സ്ഥിതിയെ പ്രാപിക്കും. ഇങ്ങനെ τ₁, τ ₂ , τ₃ എന്ന മൂന്നു ചലനങ്ങള്‍ കിട്ടും.

G = σ₁ , σ ₂ , σ ₃ , τ₁ , τ ₂ , τ ₃ , എന്നിരിക്കട്ടെ. രണ്ട് ചലനങ്ങള്‍ തുടര്‍ന്ന് ഉണ്ടാകുമ്പോള്‍ കിട്ടുന്ന ചലനം G-യിലെ ഒരംഗമായിരിക്കും. ചലനങ്ങളുടെ ഈ ഗുണനം സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കും. 360° (0°) ചുറ്റുന്ന 'ചലനം' തത്സമകമാണ്. ഓരോ ചലനത്തിനും വ്യുത്ക്രമചലനമുണ്ട്. ഇങ്ങനെ G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് കിട്ടുന്നു.

viii. അടുത്തതായി ഒരു സമചതുരത്തിന്റെ സമമിതികളെപ്പറ്റി പഠിക്കാം.

A B C D ഒരു സമചതുരമാണ്. U₁, സമചതുരത്തിന്റെ മധ്യബിന്ദുവില്‍ക്കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്ന AD, BC ഇവയ്ക്കു സമാന്തരമായ രേഖ. അതുപോലെ U₂ സമചതുരത്തിന്റെ മധ്യബിന്ദുവില്‍ക്കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്ന AB, CD ഇവയ്ക്കു സമാന്തരമായ രേഖ. d₁ , d₂ എന്നിവ വികര്‍ണങ്ങള്‍ (diago-nals). സമചതുരത്തെ പൂര്‍വസ്ഥിതിയിലേക്ക് നയിക്കുന്ന 8 ചലനങ്ങള്‍ ഇനി പറയുന്നവയാണ്.

i. U₁ ന് ആപേക്ഷികമായുള്ള σ₁ എന്ന പ്രതിഫലനം (Reflection).

ii. U₂ വിന് ആപേക്ഷികമായുള്ള σ₂ എന്ന പ്രതിഫലനം.

iii. d₁ ന് ആപേക്ഷികമായുള്ള σ₃ എന്ന പ്രതിഫലനം.

iv. d₂ വിന് ആപേക്ഷികമായുള്ള σ₄ എന്ന പ്രതിഫലനം.

v. S₁ = 90° അളവില്‍ സമചതുരത്തിന്റെ അപ്രദക്ഷിണ ഘൂര്‍ണനം (anticlockwise rotation).

vi. S₂ = 180° അളവില്‍ സമചതുരത്തിന്റെ അപ്രദക്ഷിണ ഘൂര്‍ണനം.

vii. S₃ = 270° അളവില്‍ സമചതുരത്തിന്റെ അപ്രദക്ഷിണ ഘൂര്‍ണനം.

viii. S₄ = 360° അളവില്‍ സമചതുരത്തിന്റെ അപ്രദക്ഷിണ ഘൂര്‍ണനം.

7-ാമത്തെ ഉദാഹരണത്തിലെന്നപോലെ ഇവിടെയും ദ്വിചരക്രിയ നിര്‍വചിക്കാം. 8 ചലനങ്ങളുടെ ഗണം ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. 360° ചുറ്റുന്നത് (S₄) ഇതിന്റെ തത്സമകമാണ്. ഓരോ ചലനത്തിനും വ്യുത്ക്രമം ഉണ്ട്. അങ്ങനെ ഈ ചലനങ്ങളുടെ ഗണം ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്.

പൊതുവായി n ഭുജങ്ങളുള്ള ഒരു സമഭുജബഹുഭുജത്തിന്റെ സമമിതികളെ ആസ്പദമാക്കി 2n അംഗങ്ങളുള്ള ഒരു ഗ്രൂപ്പ് നിര്‍വചിക്കാം. ഇതിനെ ഡൈഹീഡ്രല്‍ ഗ്രൂപ്പ് എന്നുപറയുന്നു.

ix. ഒരു ഗണത്തിന്റെ എല്ലാ ആച്ഛാദക ഏകൈക ഫലനങ്ങളു (epimorphic 1-1 mappings)ടെയും ഗണം, ഫലനങ്ങളുടെ ഗുണനത്തോടുകൂടിയ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്.

x. ഒരു പ്രധാനപ്പെട്ട ഗ്രൂപ്പാണ് ക്വാട്ടേര്‍ണിയന്‍ ഗ്രൂപ്പ് (Quaternion group).

a, b സങ്കീര്‍ണ സംഖ്യകള്‍ എന്നിരിക്കട്ടെ. എന്ന രൂപത്തില്‍ എഴുതാവുന്ന എല്ലാ മാട്രിക്സുകളുടെയും ഗണത്തെ D എന്നു സൂചിപ്പിക്കുക. ഇങ്ങനെയുള്ള മാട്രിക്സുകളെ ഗുണിക്കുമ്പോള്‍ ഇതേ രൂപത്തിലുള്ള മാട്രിക്സാണ് കിട്ടുന്നത്. മാട്രിക്സ് ഗുണനം സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കും. ഈ തരത്തിലുള്ള മാട്രിക്സിന്റെ ഡിറ്റര്‍മിനന്റ് ആകണമെങ്കില്‍ a = 0, b = 0 എന്നു വേണം. എന്ന മാട്രിക്സ് D-യിലെ അംഗമാണ്. ഇത് തത്സമകമായിരിക്കും. D-യിലെ ഓരോ അംഗത്തിനും വ്യുത്ക്രമം ഉണ്ട്. ഇങ്ങനെ D ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് കിട്ടും.

ഇതിന്റെ കൂടെ വേറൊരു ഗ്രൂപ്പിനെയും കണ്ടെത്താം.

എന്നിരിക്കട്ടെ.

IJ=K, K=I, KI=J, JI=-K, KJ=-I, IK=-J, I²=J²=K²= -1 { ± 1, ± I, ±J, ±K}, 8 ഇങ്ങനെ അംഗങ്ങളുള്ള ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് തെളിയിക്കാം. ഇത്തരം ഗ്രൂപ്പുകളെ ക്വാട്ടേര്‍ണിയന്‍ ഗ്രൂപ്പ് എന്ന് പറയുന്നു. 8 അംഗങ്ങളുള്ള ക്വാട്ടേര്‍ണിയന്‍ ഗ്രൂപ്പിനെ Q₈ എന്ന് സൂചിപ്പിക്കാം.

ഉപഗ്രൂപ്പുകള്‍ സഹഗണങ്ങള്‍

Subgroups cosets

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. H, G -യുടെ ഉപഗണമെന്നിരിക്കട്ടെ. G -യിലെ ദ്വിചരക്രിയ പ്രേരിപ്പിക്കുന്ന ക്രിയയ്ക്ക് ആപേക്ഷികമായി H ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ H-നെ G -യുടെ ഉപഗ്രൂപ്പ് എന്നുപറയുന്നു.

ഉദാഹരണങ്ങള്‍. Z {0, ± 1, ± 2, ..., ± n, ...} എന്നിരിക്കട്ടെ. K ഒരു പൂര്‍ണ സംഖ്യയാണെങ്കില്‍ എന്നത് Z-ന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പാണ്.

ഉപഗ്രൂപ്പുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രധാന പ്രമേയം ചുവടെ ചേര്‍ക്കുന്നു.

പ്രമേയം 3.1. ഏ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. H അതിന്റെ ഒരു അശൂന്യഗണ (non-empty set) മെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. ഓരോ s, t ε S നും s, t ε S, s^-1 ε S എങ്കിലും, എങ്കില്‍ മാത്രവും (if and only if), H ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണ്.

ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഒരു പരിമിതവര്‍ഗത്തിന്റെ സംഗമം (intersection) ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. എന്നാല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുടെ യോഗം (union) ഉപഗ്രൂപ്പാകണമെന്നില്ല.

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. S അതിന്റെ ഉപഗണമെന്നിരിക്കട്ടെ. S ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ ഉപഗ്രൂപ്പിനെ, S ജനിപ്പിക്കുന്ന ഉപഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു. ഇതിനെ < S > എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. S ഒരു ഏകാംഗഗണമാണെങ്കില്‍ < S > നെ ചക്രിയഉപഗ്രൂപ്പ് (cyclic subgroup) എന്നു പറയും. അതായത്. എങ്കില്‍ H = {a⁰. , a, a²...} ഒരു ചക്രിയ ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ എല്ലാ അംഗങ്ങളെയും ഒരു അംഗത്തിന്റെ ഘാതങ്ങളായി എഴുതാന്‍ സാധിക്കുമെങ്കില്‍ അതിനെ ചക്രിയഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയും. ഉദാഹരണമായി 1, ω, ω² എന്നിവ 1-ന്റെ ഘനമൂലങ്ങള്‍ (cube roots) എന്നു സങ്കല്പിക്കുക.ഒരു ചക്രിയഗ്രൂപ്പാണ്. C-യിലെ അംഗങ്ങളെ ' ω' യുടെ ഘാതങ്ങളായി എഴുതാം. അല്ലെങ്കില്‍ -ന്റെ ഘാതങ്ങളായി എഴുതാം. C = <ω> = ω²ഗ്രൂപ്പിനെ ജനിപ്പിക്കുന്ന അംഗത്തെ ജനകം (generator) എന്നു പറയുന്നു. ഇവിടെ ω, ω² ഇവ രണ്ടും ജനകങ്ങളാണ്. ഇത് ഒരു പരിമിതഗ്രൂപ്പ് (finite group) ആണ്. അനന്ത ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പിന് ഉദാഹരണമായി Z ={0,±1, ±2,.....±n,....} എന്ന ഗ്രൂപ്പിനെ പറയാം. ഇവിടെ ജനകമായി '1'-നെ കരുതാം. അല്ലെങ്കില്‍ -1-നെ.

G എന്ന ഗ്രൂപ്പിലെ ഒരംഗം g എന്നിരിക്കട്ടെ. <g> യിലെ അംഗസംഖ്യയെ g-യുടെ തരം (order) എന്നുപറയും. g-യുടെ തരം n ആണെങ്കില്‍ gⁿ = e എന്നാകത്തക്കവിധമുള്ള ഏറ്റവും ചെറിയ ധനപൂര്‍ണസംഖ്യ n ആയിരിക്കും. ഇതിനെ o(g) = n എന്നു സൂചിപ്പിക്കാം. <g> ഒരു അനന്തഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ 0(g) = 𝜶 എന്ന് എഴുതാം. G എന്ന ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ അംഗസംഖ്യയെ അതിന്റെ തരം എന്നു പറയാം. ഇതിനെ o(G) എന്നു സൂചിപ്പിക്കും. G അനന്തഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ o(G) = എന്ന എഴുതാം.

H, G എന്ന ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. g G എന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ gH = {gh: h H} എന്ന ഗണത്തെ g-യാല്‍ ഉണ്ടായ H-ന്റെ വാമസഹഗണം (left coset) എന്നും Hg = {hg : h H} എന്ന ഗണത്തെ g-യാല്‍ ഉണ്ടായ H-ന്റെ ദക്ഷിണ സഹഗണം (right coset) എന്നുപറയാം.

ഉദാഹരണമായിഎന്ന ഗ്രൂപ്പിനെ പരിഗണിക്കുക.

3Z = { 0, ±3, ±6, ...,±3n...} അതിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പാണ്.

3Z = { 0, ±3, ±6, ...,±3n...}

3Z + 1 = { .., -8, -5, -2, 1, 4, 7, 10,...}

3Z + 2 = { ..., -7, - 4, -1, 2, 5, 8, 11,...} എന്നീ മൂന്നും വാമ (ദക്ഷിണ) സഹഗണങ്ങളാണ്. Z ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പായതുകൊണ്ട് ഓരോ വാമസഹഗണവും ദക്ഷിണസഹഗണം ആണ്.

പരിമിത ഗ്രൂപ്പുകളെ സംബന്ധിക്കുന്ന പ്രമേയങ്ങളില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ് ലഗ്റാഞ്ജിന്റെ പ്രമേയം.

പ്രമേയം 3.2. G എന്ന പരിമിത ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണ് H എന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ o(H), o(G) യുടെ ഭാജകം (divisior) ആയിരിക്കും.

ഉദാഹരണമായി G = {1, -1, i, -i} എന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ H = {1, -1} G -യുടെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. 0(G) = 4, 0(H) = 2.2, 4-ന്റെ ഭാജകമാണ്.

പ്രമേയം 3.3. G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നിരിക്കട്ടെ. H അതിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. L, H-ന്റെ വാമസഹഗണങ്ങളുടെ ഗണവും; R, H-ന്റെ ദക്ഷിണസഹഗണങ്ങളുടെ ഗണവുമാണെങ്കില്‍ Φ : L → Rഎന്ന ഒരു ഏകൈകസാംഗത്വം (one-to-one corres- pondence) ഉണ്ടായിരിക്കും.

G പരിമിതമാണെങ്കില്‍, H എന്ന ഉപഗ്രൂപ്പിന്റെ സഹഗണങ്ങളുടെ എണ്ണത്തെ H-ന്റെ സൂചിക (index) എന്നുപറയും.

ചില ചിഹ്നങ്ങള്‍. അടുത്ത വിഭാഗത്തിലേക്ക് കടക്കുന്നതിനുമുമ്പ് ചില ƒ : G → Hചിഹ്നങ്ങളുടെ ആവശ്യമുണ്ട്. ƒ ഒരു ഫലനം എന്നിരിക്കട്ടെ. G -യിലെ x എന്ന ഓരോ അംഗത്തിനും സംഗതമായി ƒƒ എന്ന ഏകമാത്രമായ (unique) അംഗമുണ്ട്. G -യുടെ പ്രതിബിംബമാണ്. ഇതിനെ ƒƒ ƒ (G)= 1_m ƒഎന്നു സൂചിപ്പിക്കാം.

സമാകാരിതയും നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകളും (Homo-morphism and Normal subgroups)

ആദ്യം നമുക്ക് ഒരുദാഹരണം നോക്കാം. G = {1, 1} ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. ഇവിടെ ക്രിയ ഗുണനമാണ്. A = {1, 2, 3} എന്ന ഗണത്തിന്റെ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പിലും രണ്ടംഗങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഇവിടെ ക്രിയ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗുണനമാണ്. എന്നാല്‍ ഒരു കാര്യം വ്യക്തമാണ്. എന്ന ക്രമചയം 1-നെ പോലെയും, എന്ന ക്രമചയം 1-നെ പ്പോലെയുമാണ് പെരുമാറുന്നത്. ബീജീയഘടനകള്‍ എന്ന രീതിയില്‍ രണ്ടു ഗ്രൂപ്പുകളും തമ്മില്‍ ഒരു വ്യത്യാസവുമില്ല. രണ്ടിന്റെയും കെയ്ലി പട്ടികകള്‍ (cayley tables) ഇപ്രകാരമാണ്.

രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളും ഒരു അമൂര്‍ത്തഗ്രൂപ്പിന്റെ രണ്ടു രീതിയിലുള്ള മൂര്‍ത്തിമത്തായ ആവിഷ്കാരങ്ങളുമാണ്. ഈ സ്ഥിതിവിശേഷത്തെ സര്‍വസമാകാരിത (isomorphism) എന്നുപറയുന്നു. എന്നാല്‍ സമാകാരിത (homomorphism) എന്ന തത്ത്വം കുറേക്കൂടി അയവു വരുത്തിയ ഒന്നാണ്. മുകളില്‍ പറഞ്ഞ ഉദാഹരണത്തില്‍ ƒƒ : G → S₂ എന്ന ഫലനം ഇപ്രകാരം നിര്‍വചിക്കുക ƒ (1) = i, ƒ(-1) = σ. ƒG-യിലെ g,h എന്ന ഏത് അംഗങ്ങള്‍ക്കും ƒ(gh)= ƒ(g) ƒ(h) എന്നു കിട്ടും. ഇവിടെ ƒ ƒ എന്ന ഫലനം ഏകൈകമാണ്.

G, H എന്നിവ ഗ്രൂപ്പുകളാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. ഓരോ x, y εG -ക്കും, എന്നാകത്തക്കവിധമുള്ള ƒ ƒ : G → H എന്ന ഫലനത്തെ സമാകാരിത എന്നു പറയുന്നു. ƒ ƒ ഒരു ആച്ഛാദക ഫലനം (surjection) ആണെങ്കില്‍ ƒ ƒ നെ ഒരു അധിസമാകാരിത (epimorphism) എന്നും, ƒ ƒ ഏകൈകമാണെങ്കില്‍ ഏകൈക സമാകാരിത (monomorphism)എന്നും രണ്ടുമാണെങ്കില്‍ സര്‍വസമാകാരിത (isomorphism) എന്നും ƒ : G → G പറയും. ƒ എന്ന സമാകാരിതയെ അന്തഃസമാകാരിത (endomorphism) എന്നും, അത് സര്‍വസമാകാരിതയാണെങ്കില്‍ സ്വസമാകാരിത (automorphism) എന്നുമാണ് പറയുന്നത്. G -ക്ക് H സമാകാരി എന്നതിനെ G ~ H എന്നും സര്‍വസമാകാരി എന്നതിനെ G ≌ H എന്നും സൂചിപ്പിക്കാം.

ഉദാഹരണങ്ങള്‍. വളരെ ലളിതമായ രണ്ട് ഉദാഹരണങ്ങളാണ് ആദ്യം ചേര്‍ത്തിരിക്കുന്നത്.

i. G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നിരിക്കട്ടെ. e അതിന്റെ തത്സമകം എന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. ഓരോ -ക്കും ƒƒ(g) = e എന്നാകത്തക്കവിധം ƒ: G → G നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ ƒ ƒ ഒരു സമാകാരിതയാണ്.

ii. ഓരോ g ε G -ക്കും i(g) = g എന്നാകത്തക്കവിധം i : G → G നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ i ഒരു സര്‍വസമാകാരിതയാണ്.

iii. G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നിരിക്കട്ടെ. ഓരോ G ε G -ക്കും സംഗതമായി ƒƒg(x) = g^-1 x g എന്നാകത്തക്കവിധം ƒƒg: G → G നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ ƒƒg ഒരു സര്‍വസമാകാരിതയായിരിക്കും.

iv. വാസ്തവിക സംഖ്യകള്‍കൊണ്ട് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ട എന്ന 2 x 2 മാട്രിക്സുകളുടെ ഗണമായ M₂ മാട്രിക്സ് സങ്കലനത്തോടുകൂടിയ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. ƒ:M₂ → R : (a_ij) a₁₁ + a₁₂ എന്ന് നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ ƒ ƒ ഒരു സമാകാരിതയാണ്.

വാസ്തവിക സംഖ്യകള്‍കൊണ്ട് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ട എന്ന രൂപത്തിലുള്ള അവിചിത്രമാട്രിക്സുകളുടെ ഗണമായ GL₂(R) ഗുണനത്തോടുകൂടിയ ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. ƒ[(a_ij)] = I a_ij I എന്ന രീതിയില്‍ ƒƒiGL₂(R)→ R-{0} നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ ƒ, ƒ, GL₂(R)-ല്‍ നിന്നും R-{0} എന്ന ഗുണനത്തോടുകൂടിയ ഗ്രൂപ്പിലേക്കുള്ള സമാകാരിതയാണ്.

ഇനി സമാകാരിതയുടെ പഠനത്തിന് ഉതകുന്ന ചില തത്ത്വങ്ങളെപ്പറ്റി പഠിക്കാം. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. N എന്ന G-യുടെ ഉപഗ്രൂപ്പ്, G-യിലെ ഓരോ x-നും xN = nX എന്ന വ്യവസ്ഥ അനുസരിക്കുകയാണെങ്കില്‍ N-നെ ഒരു നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയും.

ƒ : G H ഒരു സമാകാരിതയാണെന്നിരിക്കട്ടെ. Kerƒ = {x G: ƒ(x) = e} -യെ ƒ-ന്റെ കെര്‍ണല്‍ (Kernal) എന്നു പറയുന്നു. കെര്‍ണലിനെയും നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകളെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന പ്രമേയം ഇപ്രകാരമാണ്.

പ്രമേയം 4.1. ഒരു സമാകാരിതയുടെ കെര്‍ണല്‍ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. G ഒരു ഗ്രൂപ്പും N അതിന്റെ നോര്‍മല്‍ ഗ്രൂപ്പാണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍, ഓരോ-ക്കുംxN, Nx എന്ന സഹഗണങ്ങളെ വാമ, ദക്ഷിണ എന്ന വിശേഷണങ്ങള്‍ കൂടാതെ സഹഗണങ്ങള്‍ എന്നു പറയാം. x, y G എങ്കില്‍ NxNy = N Nxy = Nxy. അതുകൊണ്ട് (Nx) (Ny) = Nxy എന്നു നിര്‍വചിക്കാം. അങ്ങനെ G/N എന്ന ഖണ്ഡഗണ (quotient set)ത്തില്‍ ഒരു ദ്വിചരക്രിയ നിര്‍വചിക്കാന്‍ സാധിക്കും. ഇത് സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കും. N ഇതിന്റെ തത്സമകമായിരിക്കും. Nx ന്റെ വ്യുത്ക്രമം Nx^-1 ആണ്. ഇങ്ങനെ G/N എന്ന ഖണ്ഡഗ്രൂപ്പ് (quotient group) നിര്‍വചിക്കാം. G/N -നെ G-യുടെ N-മോഡുലോ ഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു.

G G/N, x Nx ഒരു സമാകാരിതയാണ്. ഇതിനെ G -യില്‍ നിന്നും G/N -ലേക്കുള്ള നിസര്‍ഗ സമാകാരിത (natural homomor-phism) എന്നുപറയുന്നു. വേറൊരു രീതിയില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ G/Kerƒƒ ഒരു ഖണ്ഡ ഗ്രൂപ്പാണ്.

പ്രമേയം 4.2. ഒരു സമാകാരിതയാണെങ്കില്‍ ƒ*: G/Ker ƒ → 1_m ƒ : (ker ƒ) x → ƒ (x) ഒരു സര്‍വസമാകാരിതയാണ്.

പ്രമേയം 4.3. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും N ഒരു നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്നുമിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ N-നെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന G/N-ന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഗണത്തിന് ഒന്നിനൊന്നു സാംഗത്യമുണ്ട്. നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകള്‍ക്ക് സംഗതമായി നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകള്‍ വരും.

പ്രമേയം 4.4. G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നും, N, H ഇവ G-യുടെ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുമെന്നിരിട്ടെ. അപ്പോള്‍ G/H ≅ (G/N) / (H/N)

പ്രമേയം 4.5. H, G എന്ന ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. N, G-യുടെ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍ HN, G-യുടെ ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. കൂടാതെ, ആകുന്നു.

ഇനി ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സവിശേഷതയെപ്പറ്റി ഒരു പ്രമേയം ചേര്‍ക്കുന്നു.

പ്രമേയം 4.6.

i. n എന്ന തരത്തിലുള്ള എല്ലാ ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പുകളും സര്‍വ സമാകാരികളാണ്.

ii. ഏത് അനന്ത ചക്രിയഗ്രൂപ്പും സങ്കലനത്തോടുകൂടിയ പൂര്‍ണസംഖ്യകളുടെ ഗ്രൂപ്പ് ആണ്. അതായത് ന് സര്‍വസമാകാരിയാണ്.

പ്രമേയം 4.6 - ന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഒരു കാര്യം വ്യക്തമാക്കാം. 'n' അംഗങ്ങളുള്ള ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പിനെ C_n എന്നു സൂചിപ്പിക്കുക. 1-ന്റെ n-ാമത്തെ മൂലങ്ങളുടെ ഗണം ഗുണനത്തോടു കൂടിയ ഗ്രൂപ്പാണ്. ഇതിന്റെ തരം 'n' ആയതുകൊണ്ട് 'n' തരത്തിലുള്ള ഏത് ചക്രിയഗ്രൂപ്പും C_n -ന് സര്‍വസമാകാരിയാണ്.

ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ സ്വസമാകാരിതയെക്കുറിച്ച് മുന്‍പ് പ്രസ്താവിച്ചു. ഉദാഹരണമായി, ഇ എന്ന സങ്കീര്‍ണസംഖ്യകളുടെ ഗണത്തെ പരിഗണിക്കാം. സങ്കലനം എന്ന ക്രിയയോടുകൂടിയ ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണ് C.C -യിലെ ഏത് അംഗത്തെയും a + ib എന്ന രൂപത്തില്‍ എഴുതാം. ഇവിടെ a-യും b-യും വാസ്തവികസംഖ്യകളാണ്.

എന്ന രണ്ടു ഫലനങ്ങളും C-യുടെ സ്വസമാകാരിതകളാണ്.

പ്രമേയം 4.7. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ അതിന്റെ സ്വസമാകാരിതകളുടെ ഗണമായ A(G) ഒരുഗ്രൂപ്പായിരിക്കും.

ഏതു ഗ്രൂപ്പിനും തത്സമകഫലനം (identity function) എന്ന സ്വസമാകാരിത ഉണ്ടായിരിക്കും. G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നിരിക്കട്ടെ. aεG എന്നു സങ്കല്പിക്കുക. T : G → G : x → a^-1 xa ഒരു സ്വസമാകാരിതയായിരിക്കും. ഇങ്ങനെയുള്ള സ്വസമാകാരിതയെ അന്തഃസ്വസമാകാരിത എന്നു പറയുന്നു. അന്തഃസ്വസമാകാരിതകളുടെ ഗണമായ I(G) ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്.

നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഒരു സവിശേഷതയെപ്പറ്റി ഇവിടെ ചേര്‍ക്കുന്നു. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും H, G -യുടെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്നുമിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ a^-1 Ha ഒരു ഗ്രൂപ്പായിരിക്കും.

H, a^-1 Ha ഇവയെ സംയുഗ്മികള്‍ (conjugates) എന്നു പറയും. H ഒരു നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ a^-1 Ha = H ആയിരിക്കും. അതുകൊണ്ട് നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പ് സ്വസംയുഗ്മി (self conjugate) ആണ്. ലളിതമായ ഒരു കാര്യംകൂടി. Φ : G → Hഒരു സമാകാരിതയാണെങ്കില്‍ Φ (e),H -ന്റെ തത്സമകമായിരിക്കും. ഓരോ a εG -ക്ക് ആയിരിക്കും.

ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പ് (Permutation group)

S എന്ന ഗണത്തിന്റെ എല്ലാ ക്രമചയങ്ങളുടെയും ഗ്രൂപ്പിനെക്കുറിച്ച് മുന്‍പ് പ്രസ്താവിച്ചിരുന്നു. ഈ ഗ്രൂപ്പിനെ S-ന്റെ ക്രമചയങ്ങളുടെ സമമിതഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു. യഥാര്‍ഥത്തില്‍ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പാണ് ആദ്യമായി ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരുടെ പഠനത്തിന് വിഷയീഭവിച്ചത്. ഏത് ഗ്രൂപ്പിനെയും ഒരു ക്രമചയഗ്രൂപ്പായി - അതായത് ക്രമചയങ്ങളുടെ സമമിതഗ്രൂപ്പിന്റെ ഉപഗ്രൂപ്പായി-കരുതാവുന്നതാണ്.

കെയ്ലിയുടെ പ്രമേയം 5.1. G എന്ന ഏത് ഗ്രൂപ്പും ഏ-യുടെ ക്രമചയങ്ങളുടെ സമമിത ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പിന് സര്‍വസമാകാരി (isomorphic) ആണ്.

g ε G എന്നിരിക്കട്ടെ. G-യുടെ ക്രമചയങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പിനെ S_G എന്നു സൂചിപ്പിക്കുക. S_g : G → G : x → xg എന്നു നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ Φ : G → S_g : g → S_g എന്ന ഫലനം ഒരു ഏകൈക സമാകാരിയാണെന്ന് തെളിയിക്കാം. അതായത് G എന്ന ഗ്രൂപ്പ് {Sg : g ε G } എന്ന ഗ്രൂപ്പിന് സര്‍വസമാകാരിയാണ്.

ഇവിടെ G അനന്തമോ പരിമിതമോ ആകാം. അനന്തമാണെങ്കില്‍ 'ക്രമചയം' എന്ന സംജ്ഞയ്ക്ക് പകരം ഏകൈക ആച്ഛാദകഫലനം (surjection) എന്നാണ് പറയാറുള്ളത്. ഒരു പരിമിതഗണത്തിന്റെ ക്രമചയങ്ങള്‍ക്ക് ചില പ്രത്യേകതകള്‍ ഉണ്ട്. n എന്ന എണ്ണല്‍ സംഖ്യയ്ക്ക് സംഗതമായി S_n എന്ന സമമിത ഗ്രൂപ്പ് ഉണ്ട്. n -ഘാതസമമിത ഗ്രൂപ്പ് എന്നാണ് ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഇതിന്റെ അംഗസംഖ്യ n! ആണ്. ഈ അംഗങ്ങളെ എന്ന രീതിയില്‍ സൂചിപ്പിക്കാം. ക്രമചയങ്ങളെ ഗുണിക്കുന്ന രീതിയെപ്പറ്റി മുന്‍പ് പ്രസ്താപിച്ചിട്ടുണ്ട്. ചില പ്രത്യേകതരം ക്രമചയങ്ങളെ പരിചയപ്പെടാം. ഉദാഹരണമായി എന്ന ക്രമചയം 1-നെ 2-ലേക്കും, 2-നെ 3-ലേക്കും, 3-നെ 1-ലേക്കും, 4-നെ 4-ലേക്കും മാറ്റുന്നു. 4-ന്റെ സ്ഥിതി മാറുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട് ഈ ക്രമചയത്തെ (1 2 3) എന്ന സംക്ഷിപ്ത രീതിയില്‍ സൂചിപ്പിക്കാം. ഈ രൂപത്തിലുള്ള ക്രമചയങ്ങളെ ചക്രങ്ങള്‍ (cycles) എന്നുപറയുന്നു. (i₁, i₂, ...i_k) എന്ന ചക്രത്തെ ഒരു K-ചക്രം എന്നുപറയും. ഉഭയനിഷ്ഠങ്ങളായ അംഗങ്ങളില്ലാത്ത (pairwisedisjoint) ചക്രങ്ങളെ ക്രമചയവും അസംഗിതചക്രങ്ങള്‍ (disjointcycles) എന്നു പറയുന്നു. ഏത് ക്രമമായും അസംഗമിത ചക്രങ്ങളുടെ ഗുണനഫലമാണ്. 2-ചക്രങ്ങളെ - ഉദാഹരണമായി (2 3) - പക്ഷാന്തരങ്ങള്‍ (transpositions) എന്നുപറയുന്നു. ഏത് ക്രമചയത്തെയും പക്ഷാന്തരങ്ങളുടെ ഗുണനഫലമായി എഴുതാം. ഇവിടെ പക്ഷാന്തരങ്ങളുടെ എണ്ണം വിഷമസംഖ്യ (odd number) ആയാല്‍, വിഷമ ക്രമചയം (odd permutation) എന്നും സമ (even number) മായാല്‍, സമക്രമചയം (even permutation) എന്നുംപറയുന്നു. സമക്രമചയങ്ങളുടെ ഗണം സമമിത ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണ്. അതില്‍ അംഗങ്ങളുണ്ട്. അതിനെ ഏകാന്തരഗ്രൂപ്പ് (Alternative group) എന്നുപറയും.

ഋജു ഗുണനഫലങ്ങള്‍ (Direct products)

G, H എന്ന രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളെ സങ്കല്പിക്കുക. G X H എന്ന ഗണത്തില്‍, (a,b) (c,d) = (ac, bd) എന്ന രീതിയില്‍ ഒരു ദ്വിചരക്രിയ നിര്‍വചിക്കുക. അപ്പോള്‍ G X H ഒരു ഗ്രൂപ്പായിരിക്കും. e, ƒ ƒ എന്നിവ യഥാക്രമം G, H എന്ന ഗ്രൂപ്പുകളുടെ തത്സമകങ്ങളാണെങ്കില്‍ (e,ƒ), G X H -ന്റെ തത്സമകമാണ്. (a,b) ε G X H എങ്കില്‍ (a^-1, b^-1) അതിന്റെ വ്യുത്ക്രമമാണ്. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്ന ഗ്രൂപ്പിനെ ബാഹ്യഋജുഗുണനഫലം (external direct product) എന്നു പറയുന്നു. ഈ ആശയത്തില്‍ നിന്നു G₁, G₂, ... G_n എന്ന ഗ്രൂപ്പുകളുടെ പരിമിത ഗുണനത്തെ വിസ്തൃതമാക്കി G₁XG₂...XG_n എന്ന ഋജുഗുണനഫലം നിര്‍വചിക്കാം. ഋജുഗുണനഫലം എന്ന ആശയത്തെ വേറൊരു രീതിയിലും സമീപിക്കാം. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും G₁, G₂,... G_n അതിന്റെ നോര്‍മല്‍ ഉപഗണങ്ങളാണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. G-യിലെ g എന്ന ഓരോ അംഗത്തിനും g = g₁, g₂ ... g_n എന്നാകത്തക്കവിധം g₁ G1₁ g₂, G₂, ...g_n G_n എന്ന അംഗങ്ങളുണ്ടെങ്കില്‍ G-യെ G₁, G₂, ..., G_n ഇവയുടെ ഋജുഗുണനഫലം എന്നു പറയുന്നു. ഇതിനെ ആന്തരികഋജുഗുണനഫലം (internal direct product)എന്നു പറയാം. യഥാര്‍ഥത്തില്‍ ഈ രണ്ട് നിര്‍വചനങ്ങളും - ബാഹ്യ, ആന്തരിക ഋജുഗുണനഫലങ്ങള്‍- തത്ത്വത്തില്‍ ഒന്നാണ് എന്ന് താഴെ പറയുന്ന പ്രമേയത്തില്‍ നിന്നും വ്യക്തമാകും.

പ്രമേയം 6.1. G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും അത് N₁, N₂, ..., N_n എന്ന ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ആന്തരികഋജുഗുണനഫലമാണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. T = N₁ X N₂ x ... N_n എന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ G-യും T-യും ഏകൈക സമാകാരികളാണ്.

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും N₁, N₂, ..., N_n എന്നിവ G-യുടെ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍

i. G = N₁, N₂, ..., N_n

ii. i = 1, 2, ..., n എന്നിവയ്ക്ക് N_i N₁ N₂...N_i-1, N_i-1 ... N_n = {e} എന്ന വ്യവസ്ഥകള്‍ ഈ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകള്‍ പാലിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, എങ്കില്‍ മാത്രവും, G അവയുടെ ആന്തരിക ഋജുഗുണന ഫലമായിരിക്കും.

G ഒരു ഗ്രൂപ്പെന്നും N അതിന്റെ ഒരു നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പെന്നുമിരിക്കട്ടെ. H, G -യുടെ ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍ എന്നാണെങ്കില്‍ N, H ഇവയുടെ അര്‍ധഋജുഗുണനഫലം G ആണ്.

സൈലോ പ്രമേയം (Sylow's theorem)

G ഒരു പരിമിത ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. അതിന്റെ അംഗസംഖ്യ N എന്നു സങ്കല്പിക്കുക. G -യുടെ ഏത് ഉപഗ്രൂപ്പിന്റെയും അംഗസംഖ്യ N -ന്റെ ഭാജകമായിരിക്കും എന്നാണ് ലഗ്റാഞ്ജിന്റെ പ്രമേയത്തില്‍ നിന്നും കിട്ടുന്നത്. സ്വാഭാവികമായി ഉണ്ടാകുന്ന പ്രശ്നം, ഈ പ്രമേയത്തിന്റെ വിലോമം (converse) ശരിയാണോ എന്നതാണ്. അതായത്n, N -ന്റെ ഭാജകമാണെങ്കില്‍ 'n' അംഗസംഖ്യയുള്ള ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പ് G-ക്ക് ഉണ്ടോ? വിലോമം ശരിയല്ല എന്നു തെളിയിക്കാന്‍ പ്രയാസമില്ല. ഉദാഹരണമായി 4 അംഗങ്ങളുള്ള ഒരു ഗണത്തിന്റെ സമക്രമചയങ്ങളുടെ (even permutations) ഗ്രൂപ്പ്-അതായത് ഏകാന്തരഗ്രൂപ്പ് A₄-പരിശോധിക്കാം. ഇതിന്റെ അംഗസംഖ്യ 12 ആണ്. ഭാജകങ്ങള്‍ 1, 2, 3, 4, 6, 12 ഇവയാണ്. പക്ഷേ, ഈ ഗ്രൂപ്പിന് 6 അംഗങ്ങളുള്ള ഉപഗ്രൂപ്പില്ല. അതുകൊണ്ട് ലഗ്റാഞ്ജിന്റെ പ്രമേയത്തിന്റെ വിലോമം ശരിയല്ല എന്നു വ്യക്തമാകുന്നു. ഇതിന്റെ വിലോമം എത്രമാത്രം ശരി എന്ന പരീക്ഷണത്തിന്റെ ഫലമാണ് സൈലോ പ്രമേയം.

സൈലോവിന്റെ പ്രമേയം 7.1. p ഒരു അഭാജ്യ സംഖ്യയാണെന്നും pⁿ, O(G)-യുടെ ഭാജകമാണെന്നുമിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ G -ക്ക് pⁿ തരമുള്ള ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പുണ്ട്.

ഉപപ്രമേയം. pⁿ, o(G) യുടെ ഭാജകമാണെന്നും pⁿ⁺¹, o(G)-യുടെ ഭാജകമല്ലെന്നുമിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ pⁿ തരമുള്ള ഒരു ഉപഗ്രൂപ്പ്, G-ക്ക് ഉണ്ടായിരിക്കും.

ഈ ഉപപ്രമേയത്തില്‍ പറഞ്ഞപോലെയുള്ള ഉപഗ്രൂപ്പിനെ G-യുടെ, p-സൈലോ ഉപഗ്രൂപ്പ് എന്നുപറയുന്നു.

പ്രമേയം 7.2. G ഒരു പരിമിത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍, G അതിന്റെ സൈലോ ഉപഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഋജുഗുണന ഫലത്തിന് സര്‍വസമാകാരിയായിരിക്കും.

പരിമിത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ (Finite Abel groups)

ആദ്യമായി ഒരു കാര്യം പറഞ്ഞുകൊള്ളട്ടെ. ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളെ വ്യവഹരിക്കുമ്പോള്‍ '+' അല്ലെങ്കില്‍ സങ്കലന ചിഹ്നമാണ് ദ്വിചരക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇത് ഒരു സമ്പ്രദായം മാത്രമാണ്. ഗ്രൂപ്പ് സിദ്ധാന്തത്തിലെ ഒരു പ്രധാന പ്രമേയം പരിമിത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളെ ചക്രിയഗ്രൂപ്പുകളില്‍ നിന്നും നിര്‍മിക്കാന്‍ സാധിക്കും എന്നുള്ളതാണ്. ചെറിയ ഇഷ്ടികകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഭിത്തികള്‍ പണിയുന്നതുപോലെ, ലളിതമായ ഘടനയുള്ള ചക്രിയഗ്രൂപ്പുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതല്‍ സങ്കീര്‍ണമായ ഘടനയുള്ള പരിമിത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ നിര്‍മിക്കാം. എല്ലാ ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പുകളും ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളാണ്. എന്നാല്‍ ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പ് ചക്രിയഗ്രൂപ്പാകണമെന്നില്ല.

ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളെ സങ്കലനാത്മകമായി പരിഗണിക്കുന്നതുകൊണ്ട് 'ഋജുഗുണനഫലം' എന്ന പദത്തിന് പകരം 'ഋജുസങ്കലനഫലം' എന്ന പദമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇതിനെഎന്ന ചിഹ്നം കൊണ്ടാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്.

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. p ഒരു അഭാജ്യസംഖ്യയാണെന്നിരിക്കട്ടെ. G-യുടെ തരം p-യുടെ ഒരു ഘാതമാണെങ്കില്‍ G-യെ ഒരു p-ഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു. ഓരോ പരിമിത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പും p-ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഋജുസങ്കലനഫലമാണെന്ന് തെളിയിക്കാം. ആബെല്‍ p ഗ്രൂപ്പ് ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഋജുസങ്കലന ഫലമാണെന്നു തെളിയിക്കാം. ഇവ രണ്ടും ചേര്‍ന്ന് കിട്ടുന്നതാണ് അടുത്ത പ്രമേയം.

പ്രമേയം 8.1. ഓരോ പരിമിത ആബെല്‍ഗ്രൂപ്പ് ചക്രിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഋജുസങ്കലനഫലമാണ്.

ഇതിന്റെ വിശദീകരണം താഴെ ചേര്‍ക്കുന്നു. p ഒരു അഭാജ്യസംഖ്യയാണെന്നും pⁿ അംഗസംഖ്യയുള്ള ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ് G എന്നുമിരിക്കട്ടെ.

G = A₁ A₂ A₃ ... A_k എന്നും, A₁ A₂ A₃ ... A_k ഇവയുടെ അംഗസംഖ്യകള്‍ pⁿ¹ pⁿ² ... p^nk എന്നും, അവ n₁ n₂ ... n_k > 0 എന്ന വ്യവസ്ഥ അനുസരിക്കുന്നുണ്ടെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. അപ്പോള്‍ n₁ n₂ ... n_k ഇവയെ G-യുടെ അചരങ്ങള്‍ (invariants)) എന്നുപറയുന്നു. അചരങ്ങള്‍ എന്നുപറയുന്നതിനു കാരണം താഴെ കാണുന്ന പ്രമേയമാണ്.

പ്രമേയം 8.2. Pⁿ അംഗങ്ങളുള്ള G₁ G₂ എന്ന രണ്ട് ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ സര്‍വസമാകാരിയാണെങ്കിലും, എങ്കില്‍ മാത്രവും, അവ രണ്ടിനും സമാന അചരങ്ങള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും.

പ്രമേയം 8.3. സര്‍വസമാകാരിയല്ലാത്ത Pⁿ അംഗങ്ങളുള്ള ആബെല്‍ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം n-ന്റെ വിഭജനസംഖ്യയ്ക്ക് തുല്യമാണ്.

n-ന്റെ വിഭജനസംഖ്യയെ p(n) എന്നു സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

പ്രമേയം 8.4.p₁ , p₂, ....., p_k എന്നിവ അഭാജ്യസംഖ്യകളാണെന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ p₁ⁿ¹ , p₂ pⁿ², ....., p_k^nk അംഗങ്ങളുള്ള സര്‍വസമാകാരിയല്ലാത്ത ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം p(n<usb>1</sub>) p(n₂) ..., p(n_k) ആണ്.

ഉദാഹരണം. 2² 3³ 5⁵ അംഗങ്ങളുള്ള സര്‍വസമാകാരിയല്ലാത്ത ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം കണ്ടുപിടിക്കാം. P(2) = 2, p(3)=3, p(5) = 5. ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം = p(2) p(3) p(5) = 2.3.5 = 30 എന്നു കിട്ടും.

പരിമിതഗണം ജനിപ്പിക്കുന്ന ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ (Abelian groups generated by finite sets)

പരിമിതഗണം ജനിപ്പിക്കുന്ന ആബെല്‍ഗ്രൂപ്പിനെ അനന്തചക്രിയഗ്രൂപ്പുകളുടെയും പരിമിതചക്രിയഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ഋജുസങ്കലനഫലമായി ചിത്രീകരിക്കാന്‍ സാധിക്കും.

പ്രമേയം 9.1. G, ഒരു പരിമിതഗണം ജനിപ്പിച്ച ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍, 'G' F₁, F₂, ..., F_m എന്ന അനന്തചക്രിയഗ്രൂപ്പുകളുടെയും, H₁, H₂, ..., H_n എന്ന പരിമിത ചക്രിയഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ഋജുസങ്കലന ഫലമായിരിക്കും. അതായത്,

G = F₁ F₂ ... F_m H₁ H₂ ... H_n

m-ഉം, o(H₁) = r₁, o(H₂) = r₂ ... o(H_n) = r_n എന്നിവയും അചരങ്ങളാണ്. m-നെ ബെറ്റിസംഖ്യ എന്നും r₁, r₂, ..... r_n ഇവയെ ടോര്‍ഷന്‍ ഗുണാങ്കം എന്നും പറയും.

സരള ഗ്രൂപ്പുകള്‍ (Simple groups)

G എന്ന ഗ്രൂപ്പിന് G-യും {e} -യും കൂടാതെ നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പുകള്‍ ഇല്ലെങ്കില്‍ അതിനെ സരളഗ്രൂപ്പ് എന്നുപറയും. പരിമിത ആബെല്‍ സരളഗ്രൂപ്പിന്റെ അംഗസംഖ്യ വിഷമ (odd) മാണെങ്കില്‍ അത് അഭാജ്യ(prime)മായിരിക്കും. ജോണ്‍ തോംസണ്‍, വാള്‍ട്ടര്‍ ഫൈറ്റുമായിച്ചേര്‍ന്ന് ചക്രിയമല്ലാത്ത പരിമിത സരള ഗ്രൂപ്പുകളുടെ അംഗസംഖ്യ സമമായിരിക്കും എന്നു കണ്ടുപിടിച്ചു. അതിന് അദ്ദേഹത്തിന് ഫീല്‍ഡ് മെഡല്‍ ലഭിച്ചു.

ജോര്‍ഡന്‍-ഹോള്‍ഡര്‍ പ്രമേയം (Jordan-Holder theorem)

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നിരിക്കട്ടെ. G-ക്ക് G അല്ലാത്ത G₁ എന്ന ഒരു നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പ് ഉണ്ടെന്നിരിക്കട്ടെ. അതുപോലെ G₁-നും G₂ എന്ന നോര്‍മല്‍ ഉപഗ്രൂപ്പ് ഉണ്ടെന്നിരിക്കട്ടെ. ഇങ്ങനെ G = G₀ G₁ G₂ ... G_n = {e} എന്നുണ്ടാകുന്ന അവരോഹിയായ ശ്രേണിയെ നോര്‍മല്‍ ശ്രേണി എന്നു പറയുന്നു. ഓരോ i-ക്കും G_i G_i+1 സരള ഗ്രൂപ്പാണെങ്കില്‍ ഇതിനെ കോമ്പോസിഷന്‍ ശ്രേണി എന്നുപറയും.

രണ്ട് നോര്‍മല്‍ ശ്രേണികളുടെ ഖണ്ഡഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഗണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ഏകൈകസാംഗത്യമുണ്ടെങ്കില്‍, രണ്ടു ശ്രേണികളും തുല്യമാണ്.

പ്രമേയം 11.1 ഒരു ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഏത് രണ്ട് കോമ്പോസിഷന്‍ ശ്രേണികളും തുല്യമായിരിക്കും.

G എന്ന ഗ്രൂപ്പിന് G = G₀ G₁ G₂ ... G_n = {e} എന്ന നോര്‍മല്‍ ശ്രേണി ഉണ്ടാവുകയും G_i G_i+1 എന്ന ഓരോ ഖണ്ഡഗ്രൂപ്പും ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പാവുകയും ചെയ്താല്‍ G -യെ നിര്‍ധാരണീയഗ്രൂപ്പ് (solvable group) എന്നു പറയും. എല്ലാ ആബെല്‍ ഗ്രൂപ്പുകളും നിര്‍ധാരണീയങ്ങളാണ്. വിഷമമായ അംഗസംഖ്യയുള്ള ഓരോ ഗ്രൂപ്പും നിര്‍ധാരണീയമാണെന്ന് 1963-ല്‍ ജോണ്‍ തോംസനും വാള്‍ട്ടര്‍ ഫൈറ്റും തെളിയിച്ചു. ഒരു ബഹുപദസമീകരണം, ഉദാഹരണമായി a₀ + a₁X+ ... + a_nXⁿ = 0, കരണികള്‍(radicals)മൂലം നിര്‍ധാരണീയമാകണമെങ്കില്‍, അതിന്റെ ഗാല്‍വഗ്രൂപ്പ് നിര്‍ധാരണീയമായിരിക്കണം. 5-ാം ഘാതസമീകരണത്തിന് ഇത് സാധ്യമല്ല എന്നു തെളിയിക്കാം.

സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പുകള്‍ (Free groups)

'n' ചിഹ്നങ്ങളുടെ ഒരു ഗണമാണ് M = {x₁, x₂ ..., x_n} എന്നിരിക്കട്ടെ. ഈ ചിഹ്നങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് എഴുതുന്ന ഏത് ചിഹ്നത്തെയും വാക്ക് (word) എന്നുപറയുന്നു. x₁ x₂ x₅, x₂ x₁₂ x₃ ഇവ വാക്കുകളാണ്. ഈ വാക്കുകളുടെ ഗുണനത്തെ സാന്നിധ്യം (Juxta position) കൊണ്ട് നിര്‍വചിക്കാം. ഉദാഹരണമായി x₁² x₂ x₃, x₃ x₄ ഇവയുടെ ഗുണനഫലം x₁² x₂ x₃² x₄ ആണ്. ഈ ക്രിയ സാഹചര്യനിയമം അനുസരിക്കുന്നതുകൊണ്ട് വാക്കുകളുടെ ഗണം ഒരു അര്‍ധഗ്രൂപ്പാണ്. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്ന അര്‍ധഗ്രൂപ്പിനും സ്വതന്ത്രഅര്‍ധഗ്രൂപ്പ് എന്നു പറയുന്നു.

ഈ മാതൃകയില്‍ സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പിനെ നിര്‍വചിക്കാന്‍ കുറെ വ്യവസ്ഥകള്‍കൂടി ആവശ്യമുണ്ട്. M ഒരു ഗണമാണെന്നും M^-1, M നോട് ഏകൈകസാംഗത്യമുള്ള ഒരു ഗണമാണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. x M എങ്കില്‍, x-ന് സംഗതമായ അംഗത്തെ x^-1 എന്നു സൂചിപ്പിക്കാം. ഇതുപോലെ (x^-1)^-1 = x എന്നു നിര്‍വചിക്കാം. M M¹ = N എന്നിരിക്കട്ടെ. N-ലെ അംഗങ്ങള്‍കൊണ്ട് നിര്‍മിക്കാവുന്ന എല്ലാ വാക്കുകളെയും പരിഗണിക്കുക. xx^-11 = x^-1 =, അതായത് ശൂന്യമാകുമെന്ന് നിര്‍വചിക്കുക. ഈ നിര്‍വചനം ഉപയോഗിച്ച് വാക്കുകളുടെ ഗുണനക്രിയ ലഘൂകരിക്കുവാന്‍ സാധിക്കും.

ഉദാഹരണമായി

x₁ x₂ x₃^-1 x₃ x₄ x₁ = x₁ x₂ x₄ x₁ എന്നുകിട്ടും. Φ ഈ വാക്കുകളുടെ അര്‍ധഗ്രൂപ്പിന്റെ തത്സമകമാണ്. M ∪ M _-1ലെ ഓരോ വാക്കിനും വ്യുത്ക്രമം ഉണ്ട്. ഉദാഹരണമായി, x₄^-1 x₃ x₂² -ന്റെ വ്യുത്ക്രമം x₂^-1 x_{3 -1}x⁴ ആണ്. M M^-1 -നെ ആസ്പദമാക്കി നിര്‍മിച്ച ഗണം ഒരു ഗ്രൂപ്പാണ്. ഇതിനെ M-ല്‍ ഉണ്ടായ സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പ് (freegroup) എന്നുപറയുന്നു.

ഉദാഹരണമായി Z = {0, ,...} എന്നിരിക്കട്ടെ. ഇത് '1' ജനിപ്പിക്കുന്ന സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പാണ്.

ഏത് ഗ്രൂപ്പും ഒരു സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണെന്ന പ്രമേയം ഇവിടെ ചേര്‍ക്കുന്നു.

പ്രമേയം 12.1. ഏത് ഗ്രൂപ്പും ഒരു സ്വതന്ത്രഗ്രൂപ്പിന് സമാകാരിയായ ഗ്രൂപ്പാണ്.

ചിത്രീകരണങ്ങള്‍ (Representations)

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും, G^-1 ഒരു പ്രത്യേക സ്വഭാവമുള്ള ഗ്രൂപ്പാണെന്നുമിരിക്കട്ടെ. G^-1 -ന്റെ അംഗങ്ങള്‍ ക്രമചയങ്ങളോ, മാട്രിക്സുകളോ, തത്സദൃശമായ ഗ്രൂപ്പിന്റെ മൂര്‍ത്തിമദ്ഭാവങ്ങളോ ആയിരിക്കും.: Φ : G → G^-1 ഒരു സമാകാരിതയാണെങ്കില്‍-യെ ഒരു ചിത്രീകരണം എന്നുപറയുന്നു. Φ ഏകൈക സമാകാരിയാണെങ്കില്‍, ചിത്രീകരണം വിശ്വസ്തമാണെന്ന് പറയും. കെയ്ലിയുടെ പ്രമേയത്തില്‍, ക്രമചയംകൊണ്ടുള്ള ചിത്രീകരണമാണ് ഗ്രൂപ്പിന് ലഭിച്ചത്. ഇത് വിശ്വസ്തമായ ചിത്രീകരണമാണ്. മാട്രിക്സുകള്‍കൊണ്ടുള്ള ചിത്രീകരണം പ്രാധാന്യം അര്‍ഹിക്കുന്നുണ്ട്. സാധാരണയായി വാസ്തവികസംഖ്യകളുടെയോ സങ്കീര്‍ണസംഖ്യകളുടെയോ മാട്രിക്സുകള്‍ കൊണ്ടാണ് ഗ്രൂപ്പിന്റെ ചിത്രീകരണം നിര്‍മിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണമായി C₆, അതായത്, 6-ാം തരചക്രിയഗ്രൂപ്പ് പരിഗണിക്കുക. C₆ -ന്റെ അംഗങ്ങളെ 1, a, a², a³, a⁴, a⁵ എന്നെഴുതാം. M₂(C) സങ്കീര്‍ണസംഖ്യകള്‍കൊണ്ടുള്ള അവിചിത്ര 2-ാംതര മാട്രിക്സുകളുടെ ഗുണനാത്മകഗ്രൂപ്പെന്നിരിക്കട്ടെ. Φ : C₆ M₂(C) ഇപ്രകാരം നിര്‍വചിക്കാം.

Φ ഒരു വിശ്വസ്ത ചിത്രീകരണമെന്ന് തെളിയിക്കാം.

ടോപ്പോളജീയ ഗ്രൂപ്പുകള്‍, ലീ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ (Topological groups and Lie groups)

G ഒരു ഗ്രൂപ്പാണെന്നും, ഒരു ടോപ്പോളജീയ സമഷ്ടി (Topological space) ആണെന്നും സങ്കല്പിക്കുക. f: G X G → G: (x, y) xy, g: G G: x x^-1 എന്ന രണ്ടു ഫലനങ്ങളും സന്തതമാണെങ്കില്‍ G-യെ ഒരു ടോപ്പോളജീയഗ്രൂപ്പെന്നു പറയുന്നു. ഉദാഹരണമായി, R എന്ന വാസ്തവികസംഖ്യകളുടെ ഗണം സങ്കലനാത്മകമായ, സാധാരണ ടോപ്പോളജിയോടുകൂടിയ ടോപ്പോളജീയ ഗ്രൂപ്പാണ്.

ടോപ്പോളജീയ ഗ്രൂപ്പുകളില്‍ത്തന്നെ ഒരു പ്രധാന വകഭേദമാണ് ലീ ഗ്രൂപ്പ്. X ഒരു ടോപ്പോളജീയ സമഷ്ടിയാണെന്നിരിക്കട്ടെ. X -ലെ ഓരോ ബിന്ദുവിനും Rⁿ-ന് സമരൂപമായ ഒരു വിവൃതപരിസരം (open neighbourhood) ഉണ്ടെങ്കില്‍ X-നെ n -പരിമാണ (വാസ്തവിക) മാനിഫോള്‍ഡ് (n - dimensional (real) manifold) എന്നു പറയുന്നു. G എന്ന ഗ്രൂപ്പ് ഒരു n -പരിമാണ മാനിഫോള്‍ഡ് ആവുകയും

ƒ : G X G: (x, y) xy

g : G G : x x^-1 എന്ന ഫലനങ്ങള്‍ വിശ്ലേഷകഫലന (analytic function) ങ്ങളാവുകയും ചെയ്താല്‍ G-യെ ഒരു ലീ ഗ്രൂപ്പെന്ന് പറയുന്നു. R എന്ന വാസ്തവികസംഖ്യകളുടെ ഗണം ഒരു ലീ ഗ്രൂപ്പാണ്. S¹ അതായത് x¹ + y² = 1 എന്ന വൃത്തം ഒരു ലീ ഗ്രൂപ്പാണ്. ചരിത്രപരമായി നോക്കിയാല്‍ ലീ ഗ്രൂപ്പിന്റെ പഠനം സോഫസ് ലീ (1842-98) ആണ് തുടങ്ങിയത്. ചില ലളിതമായ ലീ ഗ്രൂപ്പുകളാണ് ആദ്യപഠനത്തിന് വിഷയീഭവിച്ചത്. സന്തതഗ്രൂപ്പുകള്‍ (continuous groups) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ആ ഗ്രൂപ്പുകളില്‍ ഒന്ന് ഇപ്രകാരമാണ്. എന്ന രൂപത്തിലുള്ള മാട്രിക്സുകളുടെ ഗണം 2-ാം പരിമാണ യുക്ളീഡിയന്‍ സമഷ്ടി (Euclidian space)യുടെ ഘൂര്‍ണനങ്ങ (rotations)ളെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ലീ ഗ്രൂപ്പാണ്.

(ഡോ. എസ്. മാധവന്‍)