整数和运算 "+" 一起形成一个数学对象,它属于共享相似结构体貌一个广泛的类。为了适当的理解这些结构而不用个别的处理所有具体情况,发展出了下列抽象定义来涵盖上述和很多其他例子,其中之一是下面详述的对称群。群是一个集合 G,加上在一起的运算 "•",它组合任何两个元素 a 和 b 来形成指示为 a • b 的另一个元素。符号 "•" 是给具体给出的运算比如上面的加法的占位符。要具备成为群的资格,这个集合和运算 (G, •) 必须满足叫做群公理的四个要求:[4]% ~5 j5 b" P3 `+ X6 K4 K
1. 闭合。 对于所有 G 中 a, b,运算 a • b 的结果也在 G 中。b[›] # _, |. m% F! p" n6 B/ j0 G2. 结合律。 对于所有 G 中的 a, b 和 c,等式 (a • b) • c = a • (b • c) 成立。 , E- t+ \0 i: ~" D n% M" v W- g+ @ o3. 单位元。 存在 G 中的一个元素 e,使得对于所有 G 中的元素 a,等式 e • a = a • e = a 成立。 ) c1 L6 h) Q' {1 _+ T+ ?
4. 逆元。 对于每个 G 中的 a,存在 G 中的一个元素 b 使得 a • b = b • a = e,这里的 e 是单位元。 # b2 C- E2 ?% i2 G) W进行群运算的次序可能是重要的。换句话说,组合元素 a 与元素 b 不必须生成同组合元素 b与元素 a 相同的结果;等式 0 C/ x$ Y( L2 {- {% d3 m6 Ba • b = b • a 3 L0 O/ J3 K) s' Y
可能不为真。这个等式在整数于加法下的群中总是成立,因为对于任何两个整数都有 a + b = b + a (加法的交换律)。但是在下面的对称群中不总是成立。等式 a • b = b • a 总是成立的群叫做阿贝尔群(致敬于尼尔斯·阿贝尔)。因此,整数加法群是阿贝尔群,但后面的对称群不是。