数学结构

更新时间:2022-08-25 14:19

数学结构(mathematical structure)也称关系结构,简称结构,是现代数学的一个基本概念,各种数学对象的统称。

历史

在1939年,法国的笔名是尼古拉斯·布尔巴基(Nicolas Bourbaki),它将结构作为数学的根源。 他们首先提到他们在“集体”的理论的集合,并将其扩展到1957年版的第四章。他们确定了三个母体结构:代数拓扑和秩序。

定义

在数学中,一个集合上的结构,或者更一般的讲类型,是由附加在该集合上的数学对象所组成,它们使得这个集合更易操作或赋予它们特殊的意义。

常见的结构包括测度代数结构、拓扑、度量结构(几何)、序、和等价关系等等。

有时候,一个集合同时有几种结构;这使得可研究的属性更丰富。例如,序可以导出一种拓扑。又如,如果一个集合有个拓扑并是一个群,而且这两个结构满足一定关系,则该集合成为一个拓扑群

保留结构的集合之间的映射在许多数学领域是特别感兴趣的。比如保持代数结构的同态;保持拓扑结构的同胚;和差异结构保留差异结构。

例子

实数集有几个标准结构:

这些关系互相关联:

分类

它是对于各种数学对象,例如,有序集线性空间、群、环、拓扑空间、流形等,用集合和关系的语言给出的统一形式.结构由若干集合,定义在集合上或集合间的一些关系,以及一组作为条件的公理组成.随着数学的发展,不断出现许多新的数学分支,这些分支有其各自的研究对象,独特的方法,独自的语言.另一方面,数学不同领域的方法和思想的互相渗透,建立了现代数学的共同逻辑基础(数理逻辑)、共同的基本概念(集合)和共同的方法(公理化方法).法国布尔巴基学派采用全局观点,着重分析各个数学分支之间的结构差异和内在联系,他们认为数学的基本结构有三种,称为母结构:

1.代数结构:由集合及其上的运算组成,如群、环、域、线性空间等。

2.序结构:由集合及其上的序关系组成,如偏序集全序集良序集

3.拓扑结构:由集合及其上的拓扑组成,如拓扑空间、度量空间、紧致集、列紧空间等。

通过以上三种母结构的变化、复合、交叉形成各种数学分支。

发展

中国日报网环球在线消息:据英国《泰晤士报》报道,18名世界顶级数学家凭借他们不懈的努力,历时四年,完成了世界上最复杂的数学结构之一“E8”的计算过程。如果在纸上列出整个计算过程所产生的数据,其所需用纸面积可以覆盖整个曼哈顿。

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