추상대수학, 그 여덟 번째 이야기 | 잉여류 ( Coset )
저번 글에서 부분군 (Subgroup)에 대해 다루었다. 이번 글에서는 그 부분군을 이용하여 정의되는 잉여류와 그를 통해 정의되는 몫군에 대해 알아볼 것이다. 먼저, 잉여류가 무엇인지 알아보자.
추상대수, 그 중에서도 특히 군론 (Group Theory)에서, 잉여류 (Coset)는 주어진 부분군에 의해 결정되는 동치관계의 동치류이다.
군
같은 방식으로 우잉여류 (Right Coset)도 정의할 수 있다.
만약
또한,
추가적으로, 잉여류
그러면 이런 것들을 정의하는 이유가 대체 무엇일까? 그 이유는 위와 같이 정의된 잉여류가 사실은 동치류라는 사실 때문이다. 이에 대해 설명하기에 앞서 먼저 다음 정리를 보자.
Theorem 1.
Proof:
이젠
위의 정리 덕분에
Theorem 2.
1. 2. |
Proof:
임의의
만약
만약
이때, 양변의 왼쪽에
따라서 정리가 증명되었다.
드디어 잉여류가 동치류라는 것의 증명을 하기 위한 준비가 끝났다. 이제 다음 정리를 보면 왜 잉여류가 동치류가 되는지 알 수 있을 것이다.
Theorem 3.
그러면 관계 |
Proof:
임의의
만약
위와 같은 방식으로
따라서
위의 모든 논의는 좌잉여류에 관해서 이루어졌지만, 같은 논리를 이용하여 우잉여류에 대해서도 같은 내용의 논의를 진행할 수 있다. 마지막으로, 이러한 잉여류들의 집합은 다음과 같이 표기한다.
이때, |
이때,
또한, 위와 같이 한쪽으로만 잉여류를 생각할 수 있는 것이 아니라 다음과 같이 양쪽에 동시에 연산을 하는 것도 가능하다.
쉽게 예상할 수 있듯이 다음 정리가 성립한다.
Theorem 4.
증명은 위의 Theorem 1의 증명과 유사하므로 따로 서술하지는 않겠다.
또한, 다음과 같은 것을 정의할 수 있다.
이와 같이 정의되는 |
위와 같이 정의된 이중 잉여류에 대해 다음이 성립한다.
Theorem 5.
1. 2. |
증명은 위의 Theorem 2의 증명과 유사하므로 따로 서술하지는 않겠다.
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