b-1abba-1b y baba-1b-
Estas palabras son ya la concatenación de las letras
del vocabulario, podemos también componerlas para obtener una tercera palabra
escribiéndolas una a continuación de la otra:
b-1abba-1bbaba-1b-1
Para asegurarse que se trata efectivamente de un grupo, es suficiente notar que la ausencia misma de paréntesis confirma el hecho de que la composición de las palabras entre sí puede hacerse de diferentes maneras, (asociatividad) con la condición de respetar el orden de las letras en la línea.
El elemento neutro es la ausencia de palabras. Eso permite borrar una letra y su inversa, cuando están una junto a otra. Con el mismo vocabulario, bb-1 se borra en la composición de estas dos palabras,
bab y b-1aab
o sea babb-1aab
que puede escribirse baaab. Anotaremos el elemento neutro bb-1 = 1, pudiendo borrarse esta letra.
Las palabras inversas están hechas con las mismas letras que las de la palabra que invierten, escribiendo las letras en orden inverso e invirtiendo el exponente de cada una. Así:.
La inversa de b-1aab
es b-1a-1a-1b
pues (b-1aab) (b-1a-1a-1b) = 1
en efecto, esta composición da:
b-1aabb-1a-1a-1b
o sea b-1(a(a(bb-1)a-1)a-1)b
b-1(a(aa-1)a-1)b
b-1(aa-1)b
b-1b = 1
Un grupo tal se llama un grupo libre. El vocabulario del punto de partida se llama los generadores del grupo. [El subrayado en amarillo es mío. El Vocabulario al que se refiere es al del inicio V= {a, b}]
Como Ejercicio, se pueden resolver ecuaciones en este conjunto provisto de una estructura de grupo; y responder a la pregunta: ¿Qué palabra debe añadirse a ab-1aab-1a para obtener ba-1b-1aa
¿Cuál es esta X, tal que: X ab-1aab-1a = ba-1b-1aa?
La solución: X = (ba-1b-1aa) (ab-1aab-1a)-1
X = (ba-1b-1aa) (a-1ba-1a-1ba-1)
X = ba-1b-1 a (aa-1 )ba-1a-1ba-1
X = ba-1b-1 a ba-1 a-1ba-1
(b) Relaciones
Los grupos libres son grupos infinitos, presentan muy rápidamente una gran complejidad sintáctica. En cambio, dan lugar a la presentación de un grupo finito o infinito cualquiera.
Encontramos más frecuentemente estos grupos libres en el caso del cálculo en grupos menos vastos.
Las relaciones que van a caracterizar más finamente una diversidad de
grupos pueden ser vistas como principios que simplifican los cálculos.
Demos la forma de una tal relación en el grupo libre de dos
generadores: V {a, b} y sea la
relación R: aba-1b-1= 1.
Esta notación está hecha con una palabra del grupo libre que puede ser
muy diversa y más o menos complicada, igual de hecho, en el grupo estudiado, al
elemento neutro.
La cifra 1 designa la palabra vacía, y puede, por consiguiente,
borrarse. Ciertas consideraciones no carecen de interés a propósito del
elemento neutro y de las palabras vacías; dejamos al lector el cuidado de
reflexionar sobre ello
babbaba-1b-1a
He aquí una palabra que tiene nueve letras en el grupo libre en cuestión. Si nos situamos en el grupo que admite la relación de aquí arriba, se escribe:
babbaba-1b-1a = babb1a = babba
Esta palabra de nueve letras se convierte en una palabra de cinco letras. En efecto, esta palabra puede leerse con un paréntesis. La puesta entre paréntesis se usa por comodidad para indicar la lectura, incluso si no es un elemento del grupo.
babb(aba-1b-1)a = babba
Disponemos así de la presentación de un grupo por generadores y relaciones. No discutimos acerca de los medios de obtener esta presentación para un grupo cualquiera. Sabemos únicamente que con ella, obtenemos un grupo.
(c) Cociente (el grupo de Klein, por ejemplo)
El grupo, presentado a partir de un grupo libre con la condición de añadir relaciones, es el resultado de un cociente.
Por ejemplo, en el grupo libre con dos generadores, es decir el conjunto de palabras construidas a partir del vocabulario V = {a, b}, si añadimos la relación tomada como ejemplo arriba (aba-1b-1 = 1), y las dos relaciones (a2 = 1 y b2 = 1), obtenemos un grupo con 4 elementos cuya tabla de composición presentamos a continuación.
Este grupo es conocido con el nombre de “Grupo de Klein”. Se trata del grupo no cíclico más pequeño (un solo generador) su presentación por generador y relación será:
K = {a, b / aba-1b-1= 1 Ù a2 = 1 Ù b2 = 1}
No queremos aquí ir más lejos en el cálculo algebraico de los grupos pues el uso que vamos a hacer de los mismos no lo hace necesario por el momento.
Dejamos al lector que conozca la teoría de grupos o que quiera ejercitarse en la misma el cuidado de verificar que esta presentación por generadores y relaciones del grupo de Klein da efectivamente la tabla exhibida.
Subrayemos simplemente que la tabla comporta informaciones redundantes y que la presentación por generadores y relaciones es el modo más sucinto pero necesario.
Podemos retenerlo en beneficio de este modo de presentación.
(d) El grafo de un grupo
De manera apenas diferente a la que hemos encontrado a propósito de los puentes de la ciudad de Koenigsberg, un tal juego de letras que es un grupo así presentado, puede ser representado mediante un grafo.
Se trata del grafo coloreado de Cayley de un grupo.
Es suficiente par ello con atribuir un color a cada generador, después anotar las relaciones como ciclos en el plano, es decir trayectos cerrados que parten de un punto dado para volver a él después de un cierto número de pasos coloreados.
Este grafo representa también una geometría en el sentido en que la entendemos en el apéndice final. Presenta la particularidad de ser la acción del grupo sobre él mismo, es uno de sus cocientes tal como se indica, sin duda puede decirse que es un cociente impropio.
En los términos del apéndice (anexo al capítulo I del mismo), se trata de la acción de G sobre G/{e} cuyo grafo podemos construir. Omitimos, simplemente, escribir entre las flechas otros elementos que los generadores. En cambio, cada elemento aparece entre los objetos.
Para facilitar la comprensión de todo esto, damos el ejemplo de un tal grafo coloreado en el caso de un grupo finito. Tomemos el grupo de Klein, que acabamos de encontrar.
El grafo tiene tantos vértices como elementos distintos tiene el grupo. Partimos entonces de una multiplicidad, de cuatro puntos en nuestro ejemplo, apoyándonos en la tabla de composición de este grupo (véase la tabla del grupo de Klein en la pág. anterior)
Las relaciones a2 = 1 y b2 = 1nos indican que las flechas coloreadas por la letra a y las flechas coloreadas por la letra b son sus propios inversos [simétricos]
La tabla de composición nos indica que para ir de e como elemento, al cuarto elemento anotado ab, es necesario hacer seguir a, como flecha, por la flecha b.
De la misma manera podemos alcanzar el punto ab en este grupo conmutativo (primera relación) tomando el trayecto b, seguido de a, partiendo de e.
Grafo coloreado completo del grupo de Klein
Este grafo coloreado por las letras generatrices es un esquema del grupo. Proporciona una presentación de la estructura de grupo definida a partir de una ley de composición interna entre sus elementos, y muestra la acción, por el exterior [extrínseca?], de la estructura de grupo sobre el conjunto de los elementos subyacentes. Esto explica la doble ocurrencia como objeto y como flecha, sólo de los elementos generadores.
Con los grafos, de los que habíamos partido para dar una primera vuelta, hemos reanudado un paseo en teoría de grupos."
Hasta aquí, si hemos seguido el texto atentamente, con intención de comprenderlo y no con la característica desidia que a veces nos invade a los que somos demasiado apresurados, habremos aprendido a escribir de un modo algébrico y a escribir en forma de grafo esta escritura algébrica. Esto va a tener importancia capital cuando apliquemos esto que vamos aprendiendo, a la estructura de la enfermedad y seamos capaces de escribir oraciones y de escribirlas en los correspondientes grafos. De este modo, tendremos de la enfermedad una escritura exacta de la enfermedad y del enfermo. Tras esta exposición, se podrá critircar con conocimiento de causa y justeza, a aquellos médicos que en su práctica no aplican esta formalización. Si hiciéramos caso a este aprendizaje, y una vez comprendida su construcción, nos parecerá absurdo y falto de ética cualquier práctica de la medicina que no se ajuste a los principios que aquí vamos desarrollando.
JM Gasulla