对称群 (n次对称群)

✍ dations ◷ 2025-04-02 14:48:56 #置换群,有限群,抽象代数,对称

数学上,集合上的对称群记作S或Sym()。它的元素是所有到自身的双射。由于恒等函数是双射,双射的反函数也是双射,并且两个双射的复合仍是双射,这个集合关于函数的复合成为群,即是置换群Sym()。两个函数的复合一般记作 o ,在置换群的表示里简记作。

对称群在很多不同的数学领域中,都扮演了重要角色。包括:伽罗华理论、不变量理论、李群的表示理论和组合学等等。

各种置换群中,有限集合上的置换群有着特殊的重要性。

称上的对称群是S。上所有的排列构成了全部一一映射的集合,因此,S有!个元素。对 > 2,S不是阿贝尔群。当且仅当 ≤ 4时,S是可解群。对称群的子群称为置换群。

对称群中,两个置换的乘积就是指双射函数的复合,由符号"∘"(U+2218 ∘ )来表示,也可以省略。例如:

与的复合应先适用,其后适用。那么在中的次序1将先被映射为元素2,然后再由 的次序2变换成元素2,的次序2先映射为5,然后由 的次序5变换成4;3被 变换成5,如此类推。所以 乘以是:

容易证明长度为L =的轮换(或称循环,如下节叙述),它的次方会分解为个长度为的轮换。比如( = 2, = 3):

对换指只交换集合中的两个元素而使其他元素仍变换到自身的置换,例如(1 3)。每个置换都能写成一系列对换的乘积。比如上例中的 = (1 2)(2 5)(3 4)。

由于能被写成奇数个对换的乘积,是一个奇置换。与此相反的,是一个偶置换。

一个置换表达成对换乘积的方式不是唯一的,但每种表达方式中对换的个数的奇偶性不变,可以据此定义奇置换和偶置换。

两个偶置换的乘积是偶置换,两个奇置换的乘积是偶置换,奇置换和偶置换的乘积是奇置换,偶置换和奇置换的乘积是奇置换。于是可以定义置换的正负号(sign):

在这个定义下,

是一个群同态。({+1,-1}关于乘法构成群),这个同态的同态核是所有的偶置换,称作n次交错群,记作A。它是S的正规子群,有! / 2个元素。

置换的正负号也可以定义为:

其中n-O(n)表示置换的轮换指数,O(n)表示置换的轨道(orbit)数。群S是A和由一个单一对换生成的任何子群的半直积。

轮换指一种置换,使得对集合{1,...,}中的某个,, (), 2(), ..., () = 是作用下不映射到自身的所有元素。比如说,以下的置换

就是一个轮换。因为(1) = 4, (3) = 1,(4) = 3。2,5不变。我们将这个轮换记作(1 4 3),它的长度是3。轮换的阶数等于它的长度。如果两个轮换移动的元素皆不相同,则称它们不交。不交的轮换是可交换的,例如(3 1 4)(2 5 6) = (2 5 6)(3 1 4)。每个S中的元素都可以写成若干个互不相交的轮换的乘积。如果不计轮换的排列次序,这种表示是唯一的。

S的共轭类是对于置换轮换表达的结构来说的。两个置换共轭,当且仅当在它们的轮换表达中,轮换的数量以及长度都相等。比如说,在S5中, (1 2 3)(4 5)与(1 4 3)(2 5)共轭,但不与(1 2)(4 5)共轭。

推论:任意有限群都与某个置换群同构。

相关

  • 戴维·巴尔的摩戴维·巴尔的摩(英语:David Baltimore,1938年3月7日-),美国生物学家,1975年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一。他是加州理工学院生物学教授,并曾在1997年到2006年期间担任校长。他还
  • HIV人类免疫缺陷病毒(英语:human immunodeficiency virus,簡稱HIV,又称艾滋病毒)是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒,属逆转录病毒的一种。普遍认为,人类免疫缺陷病毒的感染导致艾滋
  • 黑体辐射黑体辐射指处于热力学平衡态的黑体发出的电磁辐射。黑体辐射的电磁波谱只取决于黑体的温度。另一方面,所谓黑体辐射其实就是光和物质达到平衡所表现出的现象。物质达到平衡,所
  • 向井千秋向井千秋(日语:向井 千秋,生名内藤千秋,1952年5月6日-),日本航天员、外科医生 。向井千秋出身于群马县馆林市,庆应义塾女子高等学校(日语:慶應義塾女子高等学校)、庆应义塾大学医学系毕
  • 东学党东学是朝鲜王朝时期的一个宋明理学思想体系,于1860年由庆州出身的崔济愚创立。信奉东学的集团称为东学党。东学与倡导西方文化的西学相对,东学运动旨在恢复朝鲜民族单一神(하느
  • 建筑理论建筑理论主要研究多种代表性的建筑观念和建筑思想,各种思潮之间的发展脉络和关联,建筑理论发展史; 解剖建筑理论所包含的观念与时代的价值取向和知识体系建构之间的关联性;研究
  • 伊拉斯姆斯大学鹿特丹伊拉斯姆斯大学(荷兰语:Erasmus Universiteit Rotterdam),也译作鹿特丹伊拉斯谟大学,位于荷兰南部城市鹿特丹,是享誉世界的著名公立大学。该校以荷兰中世纪著名的人文主义思
  • 丁型冠状病毒属丁型冠状病毒属(学名:Deltacoronavirus、δ-CoV)是冠状病毒亚科的四个属之一,为具有包膜的正链RNA病毒。有别于甲型冠状病毒属与乙型冠状病毒属仅感染哺乳动物,本属与丙型冠状病
  • WWE文斯·麦马汉-总裁兼首席执行长保罗·麦可·李维斯克-执行副董事长(人才、创意和现场活动)乔治·巴里奥斯-财务总监兼策略总监(英语:Chief strategy officer)米歇尔·D·威尔逊-营销
  • 地达诺新地达诺新(英语:Didanosine,化学名为2',3'-双脱氧腺苷,简称为ddI或DDI)是反转录酶抑制剂,能有效的对抗HIV病毒,常跟其他的抗反转录病毒药物一起使用,用于高效抗反转录病毒治疗(Highly