En gruppe er en mængde af elementer, og en regneoperation, som opfylder at
1 – Mængden af elementer skal være lukket mht. regneoperationen.
2 – Der skal gælde en parentesregel; a + (b + c) = (a + b) + c
3 – Der skal være et neutralt element.
4 – Alle elementer skal have et inverst element.
Vi har her brugt ‘+’ som symbol for regneoperationen. Når man bruger ‘+’ som regneoperation, så bruger man ofte ‘0’ som symbol for det neutrale element.
Lad os se på \(\mathbb{Z}_n\) når \(n=10\).
Vi vil altså her se på \(\mathbb{Z}_{10}\).
Denne mængde består af de 10 elementer
\(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9\)
Den tilhørende regneopeartion er ‘+’. Man adderer altså to elementer, ved at lægge dem sammen som man plejer. Får man en sum som er større end 9, så ‘reguleres ned’ modulo 10:
\(2+2 = 4 \equiv_{10} 4\)
\(4+4 = 8 \equiv_{10} 8\)
\(8+8=16 \equiv_{10} 6 \)
Det er let at lave en additionstabel:
| + | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| 2 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 |
| 3 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 |
| 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| 5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 6 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 7 | 7 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 8 | 8 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 9 | 9 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Jeg har farvet tallet 2 i første kolonne og tallet 3 i første række røde. Disse to tal, lagt sammen, giver 5. Derfor er 5-tallet inde i tabellen også farvet rødt.
Jeg har farvet tallet 6 i første kolonne og tallet 7 i første række blå. Disse to tal, lagt sammen, giver 13. 13 er kongruent med 3 modulo 10. Derfor er 3 tallet inde i tabellen farvet blåt.
Mængde \(\mathbb{Z}_{10}\) med regneoperationen ‘+’ udgør en gruppe. Tallet ‘0’ er det neutrale element.
Betingelsen ‘1 – Mængden af elementer skal være lukket mht. regneoperationen’ er opfyldt, for når vi adderer to tal, og reducerer modulo 10, så får vi igen et element i \(\mathbb{Z}_{10}\).
Betingelsen ‘2 – Der skal gælde en parentesregel; a + (b + c) = (a + b) + c‘ er opfyldt, for parentesreglen gælder for de almindelige tal, så ventres side bliver altis lig højre side, og når vi reducerer modulo n så får vi altså samme resultat.
Betingelsen ‘3 – Der skal være et neutralt element’ er opfyldt; tallet ‘0’ er nelig et neutralt element, for lægges det til ethvert element i \(\mathbb{Z}_{10}\) får vi uændret samme element. Det ses også af tabellen, hvor række 2, med 0 til ventre, bare består af tallene 0, 1, 2, …, 9. Vi ser også at 2. søjle, søjlen med et 0 for oven, også består af tallene 0, 1, 2, …, 9.
Betingelsen ‘4 – Alle elementer skal have et inverst element’ er opfyldt. F.eks. har 7 et inverst element. Lægger man nemlig 3 til 7, så får man 10, der er kongruent med 0 modul 10. Elementet 3 er altså det inverse element til elementer 7. Hvis man ser ned gennem tabellen, så ser man at der er 0’er i alle rækker. Alle elementer i \(\mathbb{Z}_{10}\) har dermed et inverst element.