Grup bebas: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
HsfBot (bicara | kontrib)
k v2.04b - Fixed using Wikipedia:ProyekWiki Cek Wikipedia (Spasi dalam kategori)
Esther Rossini (bicara | kontrib)
Fitur saranan suntingan: 2 pranala ditambahkan.
 
(2 revisi perantara oleh 2 pengguna tidak ditampilkan)
Baris 2:
[[Gambar:F2 Cayley Graph.png|right|thumb|Diagram yang menunjukkan seperti apa [[grafik Cayley]] untuk grup gratis pada dua generator akan terlihat. Setiap simpul mewakili elemen dari grup bebas, dan setiap sisi mewakili perkalian dengan '' a '' atau '' b ''.]]
 
Dalam [[matematika]], '''grup bebas''' ''F''<sub>''S''</sub> di atas himpunan tertentu '' S '' terdiri dari semua [[Kata (teori grup) | kata-kata]] yang dapat dibangun dari anggota '' S '', mempertimbangkan dua kata untuk menjadi berbeda kecuali persamaannya mengikuti dari [[Grup (matematika)#Definisi | aksioma grup]] (yaitu ''st'' = ''suu''<sup>−1</sup>''t'', melainkan ''s'' ≠ ''t''<sup>−1</sup> untuk ''s'',''t'',''u'' ∈ ''S''). Anggota '' S '' disebut '''generator''' dari ''F''<sub>''S''</sub>, dan jumlah generator adalah '''pangkat''' dari grup bebas.
Sebuah [[grup (matematika) | grup]] '' G '' sembarang disebut '''bebas''' jika [[grup isomorfisme | isomorfik]] pada ''F''<sub>''S''</sub> untuk beberapa [[subset]] '' S '' dari '' G '', yaitu, jika ada subset '' S '' dari '' G '' sehingga setiap elemen '' G '' bisa ditulis dalam satu dan hanya satu cara sebagai produk dari banyak elemen '' S '' (melainkan variasi sepele seperti ''st'' = ''suu''<sup>−1</sup>''t'').
 
Gagasan terkait tetapi berbeda adalah [[grup abelian gratis]]; kedua gagasan adalah contoh khusus dari [[objek bebas]] dari [[aljabar universal]]. Dengan demikian, grup gratis ditentukan oleh [[#Sifat universal | sifat universal]].
 
== Sejarah ==
Grup bebas pertama kali muncul dalam studi [[geometri hiperbolik]], sebagai contoh [[grup Fuchsian]] (kelompok diskrit yang bekerja oleh [[isometri]] pada [[Geometri hiperbolik | bidang hiperbolik]]). Dalam sebuah makalah tahun 1882, [[Walther von Dyck]] menunjukkan bahwa kelompok-kelompok ini memiliki [[presentasi grup | presentasi] yang sesederhana.<ref>{{cite journal | last = von Dyck | first = Walther | author-link = Walther von Dyck | title = Gruppentheoretische Studien (Group-theoretical Studies) | journal = [[Mathematische Annalen]] | volume = 20 | issue = 1 | pages = 1–44 | year = 1882 | url = http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002246724&L=1 | doi = 10.1007/BF01443322 | ref = harv | access-date = 2020-12-07 | archive-date = 2016-03-04 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160304201754/http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002246724&L=1 | dead-url = yes }}</ref> Studi aljabar kelompok bebas diprakarsai oleh [[Jakob Nielsen (matematikawan) | Jakob Nielsen]] pada tahun 1924, yang memberi mereka nama dan menetapkan banyak sifat dasar mereka.<ref>{{cite journal|last=Nielsen|first=Jakob|author-link=Jakob Nielsen (mathematician)|year=1917|title=Die Isomorphismen der allgemeinen unendlichen Gruppe mit zwei Erzeugenden|url=http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002266873&L=1|journal=[[Mathematische Annalen]]|volume=78|issue=1|pages=385–397|doi=10.1007/BF01457113|jfm=46.0175.01|mr=1511907|ref=harv|access-date=2020-12-07|archive-date=2016-03-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20160305141749/http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002266873&L=1|dead-url=yes}}
<!-- perhatikan volume jurnal diterbitkan pada tahun 1964, tetapi ulasan JFM dan teks artikelnya menggunakan tanggal 1917---><!-- perhatikan volume jurnal diterbitkan pada tahun 1964, tetapi ulasan JFM dan teks artikelnya menggunakan tanggal 1917.--></ref><ref>{{cite journal | last = Nielsen | first = Jakob | author-link = Jakob Nielsen (mathematician) | title = On calculation with noncommutative factors and its application to group theory. (Translated from Danish) | journal = The Mathematical Scientist | volume = 6 (1981) | issue = 2 | pages = 73–85 | year = 1921 | ref = harv}}</ref><ref>{{cite journal | last = Nielsen | first = Jakob | author-link = Jakob Nielsen (mathematician) | title = Die Isomorphismengruppe der freien Gruppen | journal = Mathematische Annalen | volume = 91 | issue = 3 | pages = 169–209 | year = 1924 | url = http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002269813&L=1 | doi = 10.1007/BF01556078 | ref = harv | access-date = 2020-12-07 | archive-date = 2016-03-05 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160305073827/http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002269813&L=1 | dead-url = yes }}</ref> [[Max Dehn]] menyadari hubungannya dengan topologi, dan memperoleh bukti pertama dari [[teorema Nielsen–Schreier]] secara penuh.<ref>Lihat {{cite journal | last1 = Magnus | first1 = Wilhelm | authorlink1 = Wilhelm Magnus | last2 = Moufang | first2 = Ruth | authorlink2 = Ruth Moufang | title = Max Dehn zum Gedächtnis | journal = Mathematische Annalen | volume = 127 | issue = 1 | pages = 215–227 | year = 1954 | url = http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002283808&L=1 | doi = 10.1007/BF01361121 | ref = harv | access-date = 2020-12-07 | archive-date = 2016-03-05 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160305072926/http://gdz.sub.uni-goettingen.de/index.php?id=11&PPN=GDZPPN002283808&L=1 | dead-url = yes }}</ref> [[Otto Schreier]] published an algebraic proof of this result in 1927,<ref>{{cite journal | last = Schreier | first = Otto | author-link = Otto Schreier | title = Die Untergruppen der freien Gruppen | journal = Abhandlungen aus dem Mathematischen Seminar der Universität Hamburg | volume = 5 | year = 1928 | pages = 161–183 | doi = 10.1007/BF02952517 | ref = harv}}</ref> dan [[Kurt Reidemeister]] memasukkan perawatan komprehensif kelompok bebas dalam bukunya tahun 1932 tentang [[topologi kombinatorial]].<ref>{{cite book | last = Reidemeister | first = Kurt | author-link = Kurt Reidemeister | title = Einführung in die kombinatorische Topologie | publisher = Wissenschaftliche Buchgesellschaft | date = 1972 (1932 original) | location = Darmstadt}}</ref> Kemudian pada tahun 1930-an, [[Wilhelm Magnus]] menemukan hubungan antara [[deret tengah bawah]] dari gruo bebas dan [[aljabar Lie bebas]].
 
Baris 19:
 
== Konstruksi ==
'''Grup bebas''' ''F<sub>S</sub>'' dengan '''genset bebas''' '' S '' dapat dibuat sebagai berikut. ''S'' adalah satu set simbol, dan kami anggap untuk setiap '' s '' di '' S '' ada simbol "invers" yang sesuai, ''s''<sup>&minus;1</sup>, dalam satu himpunan ''S''<sup>&minus;1</sup>. Karena ''T''&nbsp;=&nbsp;''S''&nbsp;∪&nbsp;''S''<sup>&minus;1</sup>, dan tentukan '''[[kata (teori grup) | kata]]''' di '' S '' menjadi produk tertulis dari elemen '' T ''. Artinya, kata dalam '' S '' adalah elemen [[monoid]] yang dihasilkan oleh '' T ''. Kata kosong adalah kata tanpa simbol sama sekali. Misalnya, jika ''S''&nbsp;=&nbsp;{''a'',&nbsp;''b'',&nbsp;''c''}, then ''T''&nbsp;=&nbsp;{''a'',&nbsp;''a''<sup>&minus;1</sup>,&nbsp;''b'',&nbsp;''b''<sup>&minus;1</sup>,&nbsp;''c'',&nbsp;''c''<sup>&minus;1</sup>}, dan
:<math>a b^3 c^{-1} c a^{-1} c\,</math>
adalah kata dalam '' S ''.
Baris 29:
Grup gratis '' F<sub> S </sub> '' didefinisikan sebagai grup dari semua kata tereduksi dalam '' S '', dengan [[rangkaian]] kata (diikuti dengan pengurangan jika perlu) sebagai grup operasi. Identitas adalah kata kosong.
 
Sebuah kata disebut '''berkurang secara siklis''' jika huruf pertama dan terakhirnya tidak saling bertolak belakang. Setiap kata [[Konjugasi kelas | konjugasi]] menjadi kata yang direduksi secara siklis, dan konjugasi yang berkurang secara siklis dari kata yang dikurangi secara siklis adalah [[permutasi]] siklik dari huruf-huruf dalam kata tersebut. Contohnya ''b''<sup>&minus;1</sup>''abcb'' tidak direduksi secara siklis, tetapi dikonjugasikan menjadi '' abc '', yang direduksi secara siklis. Konjugat '' abc '' yang berkurang secara siklis adalah '' abc '', '' bca '', dan '' cab ''.
 
== Sifat universal ==
Grup bebas ''F<sub>S</sub>'' adalah grup [[Universal (matematika) | universal]] yang dihasilkan oleh himpunan '' S ''. Ini dapat diformalkan dengan [[universal property]]: diberikan fungsi apa pun {{mvar | f}} dari '' S '' ke grup '' G '', ada [[gruphomomorfisme | homomorfisme]] yang unik] ''φ'':&nbsp;''F<sub>S</sub>''&nbsp;→&nbsp;''G'' melakukan perjalanan [[diagram komutatif | diagram]] berikut (di mana pemetaan tanpa nama menunjukkan [[Peta inklusi | inklusi]] dari '' S '' ke ''F<sub>S</sub>''):
[[Gambar:Free Group Universal.svg|center|100px]]
Artinya, homomorfisme ''F<sub>S</sub>''&nbsp;→&nbsp;''G'' berada dalam korespondensi satu-ke-satu dengan fungsi ''S''&nbsp;→&nbsp;''G''. Untuk grup yang tidak bebas, kehadiran [[presentasi grup | hubungan]] akan membatasi kemungkinan gambar generator di bawah homomorfisme.
 
Untuk melihat bagaimana ini terkait dengan definisi konstruktif, pikirkan pemetaan dari '' S '' ke ''F<sub>S</sub>'' sebagai pengiriman setiap simbol ke kata yang terdiri dari simbol itu. Untuk membangun '' φ '' untuk yang diberikan {{mvar|f}}, catatan pertama bahwa '' φ '' mengirimkan kata kosong ke identitas '' G '' dan harus sesuai dengan {{mvar | f}} pada elemen '' S ''. Untuk sisa kata (terdiri dari lebih dari satu simbol), '' φ '' dapat diperpanjang secara unik, karena ini adalah homomorfisme, yaitu, ''φ''(''ab'') = ''φ''(''a'') ''φ''(''b'').
Baris 45:
{{further|Grup abelian bebas}}
 
[[Grup abelian bebas]] pada himpunan '' S '' didefinisikan melalui properti universal dengan cara yang analog, dengan modifikasi yang jelas:
Pertimbangkan pasangan ('' F '', '' φ ''), di mana '' F '' adalah grup abelian dan ''φ'': ''S'' → ''F'' adalah sebuah fungsi. '' F '' dikatakan sebagai '' 'grup abelian bebas di' 'S' 'sehubungan dengan ''φ'' jika untuk grup abelian '' G '' dan fungsi apa pun ''ψ'': ''S'' → ''G'', ada homomorfisme yang unik ''f'': ''F'' → ''G''
 
:''f''(''φ''(''s'')) = ''ψ''(''s''), untuk '' s '' dalam '' S ''.
Baris 54:
 
== Masalah Tarski ==
Sekitar tahun 1945, [[Alfred Tarski]] bertanya apakah grup bebas pada dua atau lebih generator memiliki [[teori model | teori orde pertama]] yang sama, dan apakah teori ini [[desidabiliti (logika) | desidable]]. {{harvtxt|Sela|2006}} menjawab pertanyaan pertama dengan menunjukkan bahwa dua kelompok bebas nonabelian memiliki teori orde pertama yang sama, dan {{harvtxt|Kharlampovich|Myasnikov|2006}} menjawab kedua pertanyaan tersebut, menunjukkan bahwa teori ini dapat diputuskan.
 
Sebuah pertanyaan serupa yang tidak terpecahkan (pada 2011) di [[teori probabilitas bebas]] menanyakan apakah [[aljabar grup von Neumann]] dari dua kelompok bebas yang dihasilkan tak terbatas non-abelian adalah isomorfik.
Baris 77:
|journal=Geom. Funct. Anal. |volume=16 |year=2006|issue= 3|pages= 707–730|ref=harv|mr=2238945 |doi=10.1007/s00039-006-0565-8}}
*[[Jean-Pierre Serre|Serre, Jean-Pierre]], ''Trees'', Springer (2003) (English translation of "arbres, amalgames, SL<sub>2</sub>", 3rd edition, ''astérisque'' '''46''' (1983))
* P.J. Higgins, ''[http://doi.org/10.1112/jlms/s2-13.1.145 The fundamental groupoid of a graph of groups] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20230809151610/https://londmathsoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1112/jlms/s2-13.1.145 |date=2023-08-09 }}'', [[Journal of the London Mathematical Society]] (2) '''13''' (1976), no. 1, 145–149.
* {{Cite book
| last=Aluffi