Кіріспе
Математикадағы топтардың кейбір қарапайым мысалдары "Топ (математика)" бетінде келтірілген. Қосымша мысалдар осы жерде берілген.
Some elementary examples of groups in mathematics are given on Group (mathematics). Further examples are listed here.
Квадраттың симметрия тобы: 8-дәрежелі диэдрлік топ
Dih4 2D нүктелік топ ретінде, D4, [4], (*4•), 4-кезеңдік, 4 рет айналу және айна генераторымен. 3D диэдрлік топтағы D4, [4,2]+, (422), 4-кезеңдік, тік 4 есе айналу генераторы 4-кезеңдік, және 2 есе көлденең генераторымен. Топтар геометриялық (тетраэдр сияқты) немесе алгебралық (теңдеулер жиынтығы сияқты) нысандардың симметриясын сипаттау үшін өте маңызды. Мысал ретінде белгілі бір қалыңдығы бар шыны квадратты алайық (оның үстінде әр түрлі позицияларды ажырату үшін "F" әрпі жазылған). Оның симметриясын сипаттау үшін біз квадраттың барлық қатты қозғалыстарының жиынтығын құраймыз, олар көзге көрінетін айырмашылықты тудырмайды ("F" белгісінен басқа). Мысалы, егер нысан сағат жүрісімен 90° бұрылса, онда қозғалысы бір элемент болып табылады, мысалы a. Сонымен қатар, оны тік оспен айналдырамыз, төменгі бет жоғарғы бетке айналады, сол жақ шет оң жақ шетке айналады. Бұл қозғалысты орындағаннан кейін, шыны квадрат бірдей көрінеді, сондықтан бұл да біздің жиынның элементі және біз оны b деп атаймыз. Ешқандай өзгеріс жасамау қимылы e арқылы белгіленеді. Екі осындай қимыл x және y берілген жағдайда, x ∘ y композициясын жоғарыда көрсетілгендей анықтауға болады: алдымен y қимылы орындалады, содан кейін x қимылы. Нәтижесінде плита бұрынғыдай болады. Маңыздысы, барлық қимылдардың жиынтығы, композиция операциясы ретінде, топты құрайды. Бұл топ – квадраттың симметриясының ең қысқаша сипаттамасы. Химиктер кристаллдар мен молекулалардың симметриясын сипаттау үшін осы типтегі симметриялық топтарды қолданады.
Groups are very important to describe the symmetry of objects, be they geometrical (like a tetrahedron) or algebraic (like a set of equations). As an example, we consider a glass square of a certain thickness (with a letter "F" written on it, just to make the different positions distinguishable). In order to describe its symmetry, we form the set of all those rigid movements of the square that don't make a visible difference (except the "F"). For instance, if an object turned 90° clockwise still looks the same, the movement is one element of the set, for instance a. We could also flip it around a vertical axis so that its bottom surface becomes its top surface, while the left edge becomes the right edge. Again, after performing this movement, the glass square looks the same, so this is also an element of our set and we call it b. The movement that does nothing is denoted by e.
Given two such movements x and y, it is possible to define the composition x ∘ y as above: first the movement y is performed, followed by the movement x. The result will leave the slab looking like before. The point is that the set of all those movements, with composition as the operation, forms a group. This group is the most concise description of the square's symmetry. Chemists use symmetry groups of this type to describe the symmetry of crystals and molecules.
Пермутациялардың топтары
G жиыны S жиынының өзіне биективті бейнелеулер жиыны болсын. Онда G, бейнелеулердің әдеттегі құрамы бойынша топты құрайды. Бұл топ симметриялық топ деп аталады және әдетте ΣS деп белгіленеді. G тобының сәйкестік элементе S жиынының сәйкестік бейнелеуі болып табылады. Егер f және g G тобындағы екі биективті бейнелеу болса, онда fg да биективті болады. Сондықтан G жиыны жабық. Бейнелеулердің құрамы ассоциативті, демек G – топ. S жиыны шекті немесе шексіз болуы мүмкін.
Матрицалық топтар
Егер n – оң бүтін сан болса, онда біз нақты сан компоненттері бар барлық инверттендірілетін n×n матрицалар жиынын қарастыра аламыз. Бұл матрица көбейтуді операция ретінде қолданатын топ. Ол жалпы сызықтық топ деп аталады және GLn(R) немесе GL(n, R) деп белгіленеді (мұнда R – нақты сандар жиыны). Геометриялық тұрғыдан алғанда, ол берілген нүктеге (түбірге) қатысты n өлшемді Евклид кеңістігінің айналуларының, шағылысуларының, кеңейтулерінің және қисайту түрлендірулерінің барлық комбинацияларын қамтиды. Егер біз өзімізді детерминанты 1-ге тең матрицалармен шектейтін болсақ, онда біз басқа топты, арнайы сызықтық топты, SLn(R) немесе SL(n, R) аламыз. Геометриялық тұрғыдан алғанда, бұл Евклид кеңістігіндегі әртүрлі геометриялық денелердің бағытын және көлемін сақтайтын GLn(R) элементтерінің барлығынан тұрады. Егер орнына өзімізді ортогональды матрицалармен шектейтін болсақ, онда біз ортогональды топты On(R) немесе O(n, R) аламыз. Геометриялық тұрғыдан алғанда, бұл түбірді бекітетін айналулар мен шағылыстардың барлық комбинацияларынан тұрады. Бұл ұзындықтар мен бұрыштарды сақтайтын түрлендірулер. Соңында, егер біз екі шектеуді де қолдансақ, онда біз тек айналулардан тұратын арнайы ортогональды топты SOn(R) немесе SO(n, R) аламыз. Бұл топтар шексіз коммутативті емес топтардың алғашқы мысалдары болып табылады. Олар сонымен қатар Ли топтары болып табылады. Шындығында, маңызды Ли топтарының көпшілігі (бірақ барлығы емес) матрицалық топтар ретінде өрнектелуі мүмкін. Егер бұл идеяны комплекс сандары бар матрицаларға жалпыласақ, онда біз U(n) бірлік тобы сияқты пайдалы Ли топтарын аламыз. Біз кватерниондардан тұратын матрицаларды да қарастыра аламыз; бұл жағдайда детерминанттың анықталған түсінігі жоқ (осылайша кватерниондық «көлемді» анықтаудың жақсы жолы жоқ), бірақ біз ортогональды топқа ұқсас топты, симплектік топты Sp(n) анықтай аламыз. Сонымен қатар, идея кез келген өрістегі матрицалармен таза алгебралық түрде қарастырылуы мүмкін, бірақ онда топтар Ли топтары емес.