有限群是具有有限多个元素的群。有限群的研究起源很早,其形成时期是与柯西、拉格朗日、高斯、阿贝尔以及后来的伽罗瓦、若尔当等人的名字相联系的。交换群(也称阿贝尔群)是满足交换律的群,即对于群中任意两个元素a和b,有ab = ba。交换群在群论中具有重要地位,因为许多实际应用和理论研究都涉及交换性质。以下是有限交换群也是有限循环群的是:
在所有周长相等的长方形中,正方形拥有最大的面积;在所有周长相等的平面图形中,圆拥有最大的面积;在所有表面积相等的长方体中,正方体拥有最大的体积;在所有表面积相等的立体图形中,球拥有最大的体积。所有这类问题的答案都是越对称的图形越好吗? George Pólya 在 Mathematical Discovery 一书中的第 15 章里举了下面这个例子。
在给定圆周上选取四个点构成一个四边形,那么正方形的面积一定是最大的吗?答案是肯定的。只要有哪个点不在相邻两点之间的圆弧的中点处,我们都可以把它移动到这段圆弧的中点处,使得整个图形的面积变得更大。好了,我们现在的问题是,在球面上选取八个点构成一个顶点数为 8 的多面体,那么正方体一定是体积最大的吗?
假设你有 n 枚外观完全相同的硬币,它们的重量分别为 1g, 2g, 3g, …, ng 。有意思的是,这一次,你已经知道了各枚硬币的重量,而且你也已经把重量值标在了这些硬币上。但是,由于我不知道各枚硬币的重量,因此我希望你能向我证明,你所标的重量值是正确的(我知道这些硬币的重量是从 1 克到 n 克,我只是不知道哪个硬币对应哪个重量)。
你唯一能用的工具就是一架天平。每一次,你可以任意选择一枚或多枚硬币,放在天平的左侧,再从剩下的硬币中任意选择一枚或多枚硬币,放在天平的右侧(注意,你只能在天平上放硬币,不能放别的东西)。一个有意思的问题是,为了向我证明你所标的重量值都是对的,你最少需要使用多少次天平?
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