Algebra atau aljabar (Ind.; Arab: الجَبْر, rumi: al-jabr "gabungan, sambungan, atau pelengkap" terbitan kata kerja جَبَرَjabara "membetulkan (tulang yang patah)"[1]) ialah cabang matematik yang berkaitan dengan kajian struktur, hubungan, dan kuantiti. Algebra asas sering dijadikan sebahagian pendidikan sekolah menengah untuk memberikan pengenalan kepada idea-idea asas algebra: membelajari apa yang terjadi apabila nombor-nombor dicampurkan atau dikalikan, dan bagaimana membuat polinomial dan mencari punca tersebut. Abu Abdullah Mohammad Ibn Musa al-Khawarizmi merupakan bapa bidang ilmu ini.

Laman dari Al-Khwārizmī

Rangkuman algebra adalah lebih luas berbanding algebra asas dan dibuat lebih umum. Berbanding dengan hanya menggunakan nombor-nombor, seseorang boleh menggunakan anu yang terdiri daripada simbol, pemboleh ubah, atau unsur set. Penambahan dan pendaraban dilihatkan sebagai operasi am, dan definisi tepat untuk operasi-operasi ini menghasilkan struktur seperti kumpulan, gelanggang, dan medan. Bersama-sama dengan geometri dan analisis, algebra merupakan salah satu daripada tiga cabang utama matematik.

Pengelasan

Syarahan algebra linear.

Secara amnya, algebra boleh dibahagikan kepada kategori-kategori yang berikut:

Dalam kajian lanjutan, sistem-sistem algebra aksioman (seperti kumpulan, gelanggang, dan medan) dan algebra-algebra melintasi medan dikaji melalui struktur geometri tabii (topologi) yang serasi dengan struktur algebra tersebut. Senarai sistem algebra aksioman termasuk:

Algebra Asas

Rencana utama: Algebra asas. Algebra asas ialah bentuk algebra yang termudah. Ia diajarkan kepada para pelajar yang dianggapkan tidak mempunyai ilmu matematik sebalik prinsip asas ilmu kira-kira. Walaupun dalam ilmu kira-kira, hanya nombor-nombor dan operasi arithmetik (seperti +, −, ×, ÷) wujud, dalam algebra, nombor sering ditandakan oleh lambang (seperti axy). Ini berguna kerana:
  • Ia memberikan rumusan umum peraturan arithmetik (seperti a + b = b + a for all a dan b), dan inilah langkah pertama untuk penjelajahan sistematik pada sifat sistem nombor benar.
  • Ia memberikan rujukan kepada nombor "tidak dikenali", rumus persamaan dan pelajarannya untuk bagaimana mahu menyelesaikan ini (contohnya, "Carikan nombor xsedemikian hingga 3x + 1 = 10").
  • Ia memberikan rumusan fungsi berkenaan (seperti "Kalau anda jual x tiket, kemudian untungan anda akan menjadi 3x - 10 dolar, atau f(x) = 3x - 10, dimana f ialah fungsinya, dan x ialah nombor fungsi yang dijalankan."). Rencana utama: Algebra asas. Algebra asas ialah bentuk algebra yang termudah. Ia diajarkan kepada para pelajar yang dianggapkan tidak mempunyai ilmu matematik sebalik prinsip asas ilmu kira-kira. Walaupun dalam ilmu kira-kira, hanya nombor-nombor dan operasi arithmetik (seperti +, −, ×, ÷) wujud, dalam algebra, nombor sering ditandakan oleh lambang (seperti axy). Ini berguna kerana:
  • Ia memberikan rumusan umum peraturan arithmetik (seperti a + b = b + a for all a dan b), dan inilah langkah pertama untuk penjelajahan sistematik pada sifat sistem nombor benar.
  • Ia memberikan rujukan kepada nombor "tidak dikenali", rumus persamaan dan pelajarannya untuk bagaimana mahu menyelesaikan ini (contohnya, "Carikan nombor xsedemikian hingga 3x + 1 = 10").
  • Ia memberikan rumusan fungsi berkenaan (seperti "Kalau anda jual x tiket, kemudian untungan anda akan menjadi 3x - 10 dolar, atau f(x) = 3x - 10, dimana f ialah fungsinya, dan x ialah nombor fungsi yang dijalankan."). Rencana utama: Algebra asas.

Algebra asas ialah bentuk algebra yang termudah. Ia diajarkan kepada para pelajar yang dianggapkan tidak mempunyai ilmu matematik sebalik prinsip asas ilmu kira-kira. Walaupun dalam ilmu kira-kira, hanya nombor-nombor dan operasi aritmetik (seperti +, −, ×, ÷) wujud, dalam algebra, nombor sering ditandakan oleh lambang (seperti a, x, y). Ini berguna kerana:

Algebra abstrak

Rencana utama: Algebra abstrak; lihat pula struktur algebra.

Algebra abstrak atau algebra niskala dikembangkan ke konsep mirip yang didapati pada algebra asas dan perkira-kiraan nombor untuk konsep umum yang lebih.

Set: Berbanding hanya mengambil kira jenis nombor yang berbeza, algebra abstrak melibatkan lebih konsep set: satu kumpulan objek yang dipanggil unsur. Semua jenis nombor adalah set. Contoh lain bagi set termasuklah set matriks dua-dua, set semua tertib kedua polinomial (ax2 + bx + c), set semua vektor dua dimensi pada satah, dan pelbagai kumpulan terhad seperti kumpulan kitaran yang merupakan kumpulan integer bermodul n. Teori set merupakan cabang logik fan bukanlah cabang algebra secara teknikal.

Operasi dedua: Tanggapan yang penambahan (+) akan memberikan operasi dedua, katakan *. Bagi dua unsur a dan b dalam sebuah set S, a*b memberikan unsur lain dalam set (secara teknikalnya keadaan ini dipanggil penutupan). Penambahan (+), penolakan (-), pendaraban (×), dan pembahagian (÷) adalah operasi dedua seperti penambahan dan pendaraban matriks, vektor dan polinomial.

Unsur identiti: Nombor kosong atau sifar dan satu diabstrakkan untuk memberikan tanggapan sebuah undur identiti. Kosong adalah unsur identiti untuk tambahan dan satu adalah unsur identiti untuk pendaraban. Bagi pengoperasi dedua umum * unsur identiti e harus memuaskan a * e = a dan e * a = a. Ini tertakluk untuk penambahan sebagai a + 0 = a dan 0 + a = a dan pendaraban a × 1 = a dan 1 × a = a. Walaubagaimanapun, kalau kita mengambil nombor tabii positif dan penambahan, tiada unsur identiti.

Unsur songsang: Nombor negatif memberikan konsep unsur songsangan. Bagi penambahan, songsangan bagi a adalah -a, dan pendaraban songsangan adalah 1/a. Unsur sonsangan umum a−1 haruslah memenuhi syarat yang a * a−1 = e dan a−1 * a = e.

Kesekutuan: Penambahan integer-integer ada sifat-sifat dipanggil kesekutuan iaitu pengumpulan nombor untuk ditambah tidak akan memberi kesan kepada jumlahnya. Contohnya: (2+3)+4=2+(3+4). Pada umumnya, ini menjadi (a * b) * c = a * (b * c). Sifat ini dapat dikongsikan oleh kebanyakan operasi dedua tetapi bukan penolakkan atau pembahagian.

Kalis tukar tertib: Penambahan integer-integer juga mempunyai sifat yang dipanggil kekalisan tukar tertib iaitu turutan nombor-nombor yang perlu ditambahkan tidak akan mempengaruhi jumlahnya. Contohnya: 2+3=3+2. Pada umumnya, ini menjadi a * b = b * a. Hanya sesetengah operasi dedua ada sifat ini. Ini bersesuaian untuk integer-integer dengan penambahan dan pendaraban, tetapi ia tidak sesuai untuk pendaraban matriks.

Kumpulan

Rencana utama: kumpulan; lihat pula Teori kumpulan, Contoh-contoh kumpulan

Menggabungkan konsep-konsep di atas memberikan salah satu struktur terpenting dalam matematik: satu kumpulan. Satu kumpulan adalah penyampuran satu set S dan satu operasi dedua '*' dengan sifat-sifat berikut:

Maka, agak melamapau untuk menyatakan sifat-sifat ini, kerana setiap operasi dedua harus tertutup. Jadi, pernyataannya "sekumpulan adalah gabungan set S dan operasi dedua '*'" telah dikatakan bahawa operasinya tertutup. Walau bagaimanapun, Tutupan sering ditegaskankan berulang kali sebagai sebuah sifat kumpulan.

Kalau sekumpulan juga ada Kalis tukar tertib - iaitu untuk setiap dua anggota-anggota a dan b pada S, a * b seiras pada b * a – jadi kumpulan tersebut dikatakan jadi Abelian.

Contohnya, set integer dalam operasi penambahan adalah satu kumpulan. Dalam kumpulan ini, undur identitinya adalah 0 dan sonsangan bagi mana-mana unsur a adalah penafiannya, -a. Keperluan kesekutuan disahkan kerana bagi mana-mana integer a, b dan c, (a + b) + c = a + (b + c).

Nombor nisbah bukan sifar membentuk satu kumpulan bawah operasi pendaraban. Di sini, unsur identiti adalah 1, memandangkan 1 × a = a × 1 = a untuk mana-mana nombor nisbah a. Sonsangan a adalah 1/a, memandangkan a × 1/a = 1.

Integer-integer di bawah operasi pendaraban, walau bagaimanapun, tidak membentuk sebuah kumpulan. Ini kerana, pada umumnya, sonsangan bagi pendaraban sebuah integer bukanlah integer. Contohnya, 4 adalah sebuah integer, tetapi sonsangan pendarabannya 1/4, yang bukanlah integer.

Teori perkumpulanan dikajikan dalam teori kumpulan. Penilaian major dalam teori ini adalah kumpulan-kumpulan mudah kelas terhad, kebanyakannya diterbitkan di antara tahun 1955 dan 1983, telah difikirkan mengkelaskan kesemuanya kumpulan-kumpulan mudah terhad ke dalam kira-kiranya 30 jenis asas.

Contoh
Set: Nombor asli Integer Nombor nisbah (juga nombor nyata dan nombor kompleks ) Integer mod 3: {0,1,2}
operasi + × (tanpa sifar) + × (tanpa sifar) + × (tanpa sifar) ÷ (tanpa sifar) + × (tanpa sifar)
Tertutup Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya
Identiti 0 1 0 1 0 Tiada 1 Tiada 0 1
Sonsangan Tiada Tiada -a Tiada -a a a 0, 2, 1 Tiada, 1, 2
Sekutuan Ya Ya Ya Ya Ya Tidak Ya Tidak Ya Ya
Kalis tukar tertib Ya Ya Ya Ya Ya Tidak Ya Tidak Ya Ya
Struktur monoid monoid Kumpulan Abel monoid Kumpulan Abel kuasikumpulan Kumpulan Abel kuasikumpulan Kumpulan Abel Kumpulan Abel ()

Semikumpulan, kuasikumpulan, dan monoid adalah struktur-struktur ala kumpulan, tetapi lebih umum. Struktur-struktur ini terdiri daripada sebuah set dan operasi dedua tertutup, tetapi tidak semestinya memenuhi syarat-syarat lain. Semikumpulan mempunyai operasi dedua sekutuan, tetapi tidak semestinya mempunyai unsur identiti. Monoid adalah semikumpulan yang mempunyai identiti tetapi tidak semestinya mempunyai sonsangan bagi setiap unsur. Kuasikumpulan memenuhi keperluan bahawa sebarang mana unsur boleh ditukar menjadi unsur lain dengan suatu praoperasi atau pascaoperasi unik; walau bagaimanapun, operasi deduanya tidak semestinya merupakan sekutuan.

Semua kumpulan adalah monoid, dan semua monoid adalah semikumpulan.

Struktur gelanggang dan medan — dengan operasi dua perduaan

Rencana utama: Gelanggang (matematik), Medan (matematik); lihat pula Teori gelanggang, Daftar kata teori gelanggang, teori medan, Daftar kata teori medan.

Kumpulan-kumpulan hanya mempunyai operasi satu dedua. Untuk menjelaskan dengan penuh pada sifat jenis-jenis nombor yang berlainan, struktur-struktur dengan dua pengoperasi perlu dikajikan. Yang terpenting adalah gelanggang, dan medan.

Kekalisan agihan menitlakkan hukum kalis agihan untuk nombor, dan menentukan turutan yang mana pengoperasinya harus diguna, (digelarkan prajadian). Untuk integer (a + b) × c = a×c+ b×c dan c × (a + b) = c×a + c×b, dan × dikatakan menjadi kalis agihan terhadap +.

Sebuah gelanggang mempunyai operasi dua dedua (+) dan (×), dengan × kalis agihan ke atas +. Di bawah pengoperasi pertama (+), ia membentuk sebuah kumpulan Abelian. Di bawah pengoperasi kedua (×) ianya berkenaan, tetapi ia tidak memerlukan identiti, atau sonsangan, maka pembahagian tidak dibenarkan. Campuran unsur identiti (+) ditulis sebagai 0 dan sonsangan campuran a ditulis sebagai -a.

Integernya adalah contoh sebuah gelanggang. Integer-integer ada tambahan sifat yang membuatnya sebagai sebuah domain integer.

Sebuah medan adalah sebuah gelanggang dengan sifat tambahan yang semua unsur kecuali 0 membentuk sebuah kumpulan Abelian bawah ×. Identiti pendaraban (×) ditulis sebagai 1 dan sonsangan a ditulis sebagai a−1.

Nombor nisbah, nombor nyata dan nombor kompleks adalah contoh-contoh medan-medan.

Algebra

Perkataan algebra juga digunakan untuk banyaknya struktur algebra:

Sejarah

Ahli Mathematik Hellenistik Euclid memerincikan geometrik algebra pada Unsur.

Asalnya algebra dapat dikesankan kepada orang Babylon,[2] yang membangunkan sebuah sistem aritmetik maju yang dapat membantu mereka membuat perkiraan dalam gaya algebra. Dengan kegunaan sistem ini, mereka dapat mengunakan rumus dan mengira penyelesaian untuk nilai yang tidak diketahui bagi kelas masalah yang diselesaikan hari ini dengan menggunakan persamaan linear. Di samping itu, kebanyakan orang Mesir pada era ini, dan kebanyakan ahli matematik India, Yunani dan Cina pada alaf SM pertama, biasanya menyelesaikan sebarang penyelesaian dengan gaya geometrik, seperti yang diterangkan pada Moscow dan Papirus Bermatematik Rhind, Sutra-sutra Sulba, Unsur-unsur Euclid, dan Sembilan Bab pada Kesenian Matematik. Kerja geometri orang Yunani, dibiasakan dalam Elements, memberikan rangkanya mengumumkan rumus disebalik penyelesaian masalah tertentu ke dalam lebih sistem menyebutkan dan menyelesaikan persamaan yang umum.

Perkataan "algebra" dinamakan sempena perkataan Bahasa Arab "al-jabr" dari tajuk buku al-Kitāb al-muḫtaṣar fī ḥisāb al-ğabr wa-l-muqābala, yang bermaksud Buku Ringkasan Tentang Pengiraan melalui Pelengkapan dan Pengimbangan, sebuah buku yang ditulis oleh ahli matematik Muslim Parsi Muḥammad ibn Mūsā al-Ḵwārizmī pada tahun 820. Perkataan al-jabr maksudnya "penyatuan semula". Al-Khwarizmi telah biasa dianggap "bapa matematik" (walaupun gelaran ini juga diberikan kepada Diophantus), kerana banyak kerja pengurangannya masih digunakan hari ini. Seorang lagi ahli matematik Parsi, Omar Khayyam, mengembangkan geometri algebra dan mendapatkan jawapan geometrik umum pada persamaan padu. Ahli-ahli matematik Mahavira dan Bhaskara, dan ahli matematik Cina Zhu Shijie, menyelesaikan banyak padu, kuartik, kuintik dan persamaan turutan-atas polinomial.

Satu lagi peristiwa utama bagi pengembangan lanjutan dalam balgebra adalah penyelesaian algebra umum pada persamaan kubik dan kuartik, dikembangkan pada abad pertengahan ke-16. Idea sebuah penentu dikembangkan oleh ahli matematik Jepun, Kowa Seki pada abad ke-17, diikuti oleh Gottfried Leibniz sepuluh tahun kemudian, dengan tujuan menyelesaikan sistem pada persamaan linear serentak menggunakan matriks. Gabriel Cramer juga melakukan sesetengah kerja pada matriks dan penentu pada abad ke-18. Algebra abstrak dikembangkan pada abad ke-19, yang pada mulanya menumpukan yang kini dipanggil teori Galois, dan pada isu-isu keterbinaan.

Langkah-langkah pembangunan algebra simbolik ialah kira-kiranya seperti yang berikut:

Muka hadapan terbitan 1621 Diophantus Arithmetica, diterjemahkan ke dalam Bahasa Latin oleh Claude Gaspard Bachet de Méziriac.

Baris zaman pembangunan algebra utama ialah seperti yang berikut:

Rujukan

  1. ^ Abd. Rauf Dato' Haji Hassan; Abdul Halim Salleh; Khairul Amin Mohd Zain (2005). Kamus Bahasa Melayu-Bahasa Arab Bahasa Arab-Bahasa Melayu. Shah Alam: Oxford Fajar. m/s. 62–63. ISBN 967-65-7321-3.
  2. ^ Struik, Dirk J. (1987). A Concise History of Mathematics. New York: Dover Publications.

Lihat juga

Rujukan

Pautan luar