置換群基礎概念


群是一個在定義運算中封閉的集合,群\(G=(S,*)\),\(S\)表示群中的元素,\(*\)是一個定義於\(S\)中元素的二元運算,且具有以下性質

1.封閉性:\(\forall p1,p2\in G,p1*p2\in G\)

2.結合律:\(p1*(p2*p3)=(p1*p2)*p3\)

3.存在單位元:\(p*e=e*p=p\)

4.存在逆元:\(p1*p2=p2*p1=e\),\(p1,p2\)互為逆元,且逆元唯一

特別的,如果G中元素滿足交換律,則稱其為一個阿貝爾群

群階:\(\mid G\mid=\mid S\mid\),集合中元素個數

對於運算\(p1*p2\),可簡寫為\(p1p2\)\(p^k\)等價於\(\Pi_{i=1}^kp\)

對於運算\(p1*p2=p1*p3\),存在\(p2=p3\)

運算\((p1*p2)^{-1}\)等於\(p1^{-1}*p2^{-1}\)

子群

集合H是G的子集,若H關於\(*\)封閉,則H稱為G的子群

子群存在與全集相同的逆元和單位元

陪集

對於G,它的子群H的左陪集aH定義為\(\{{ah\mid h\in S}\}\),右陪集同理

陪集還是一個類似的集合,比如\((R,+)\)的子群\((Z,+)\),在R中找一個數,比如2,對Z中每一個數+2后形成的新集合,就稱為2確定的\((R,+)\)中整數子群的左陪集

現在討論右陪集的性質,左陪集同理

\[Ha\bigcap Hb= \begin{cases} Ha& \text{Ha=Hb}\\ \phi& \text{else} \end{cases}\]

這個性質說明可以將群G划分為一個子群互不相交的集合的並,並可以由此推導出拉格朗日定理

\(\mid G\mid=\mid G:H\mid *\mid H\mid\),其中\(G:H\)表示G的子群H的不同右陪集個數

即一個群的子群的個數整除該群的階數



置換

就是在兩個由1到n的集合中的滿射,用

\(A=\)

\((a1,a2......an)\)

\((b1,b2......bn)\)

來表示,\(a_i->b_i\),每個元素之間存在映射關系

一個置換可用循環來簡寫,\((a_1,a_2......a_n)\)等價於

\((a_1,a_2......a_n)\)

\((a_2......a_n,a_1)\)

任何一個置換都可用若干循環的乘積來表示

可以把一個置換分解為從各個點迭代映射到的所有點的集合的乘積

每個這樣的乘積稱為換位(二階循環也可稱為對換),兩個不相交的換位滿足交換律

並且任意置換也可寫作若干個對換的積

這樣的分解並不唯一,但是他們的奇偶性唯一(指分解為對換)


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