中心化子和正规化子

✍ dations ◷ 2025-07-09 15:49:13 #群论

其他有限群
对称群,
二面体群,
无限群
整数, Z
模群, PSL(2,Z) 和 SL(2,Z)

G2 F4E6 E7E8
劳仑兹群
庞加莱群

环路群
量子群
O(∞) SU(∞) Sp(∞)

群论中,一个群的子集的中心化子和正规化子是的子群。它们分别在的元素和作为一个整体有受限制的作用。这些子群给出了关于的结构的有用信息。

群的一个元素的中心化子(记作())是的和可交换的元素的集合;换句话说,C() = { 属于  : = }。若为的子群,则C() = C() ∩ 。如果没有歧义,则可以将C()记作C()。

更一般地,令为的任意子集(不必是子群)。则在中的中心化子定义为C() = {属于:对于所有属于, = }。若 = {},则C() = C()。

C()是的子群;因为若 、 属于 C() ,则对每个属于 ,  −1 =  −1 =  −1。于是  −1 属于 C()。

群的中心是C(),通常记作Z()。一个群的中心既是正规子群也是交换群,而且有很多其它重要属性。我们可以将的中心化子视作最大的(用包含关系为序)的子群,满足属于其中心Z()的条件。

一个相关的概念是,在中的正规化子,记作N()或者N()。正规化子定义为N() = {属于 : = }。同样的是,N()可以视作的子群。正规化子的名字来源于如果我们令<>为一个由生成的子群,则N()是最大的满足包含<>为其正规子群的的子群。<>在其中为正规子群的最小的的子群称为共轭闭包。

的子群称为的自正规化子群,如果N() = .

若是交换群,则任何的子集的中心化子和正规化子就是的全部;特别是,一个群可交换,当且仅当Z() = 。

若和是的任意元素,则在C()中,当且仅当在C()中,这有当且仅当和可交换。若 = {}则N() = C() = C()。

C()总是N()的正规子群:若属于C()而属于N(),我们要证明 −1属于C()。为此,取属于并令 =  −1。则属于,所以 = 。注意到 = ;以及 −1 =  −1。我们有

这也就是要证明的命题。

若是的子群,则表明因子群N()/C()同构于Aut()(的自同构群)的子群。

因为N() = ,N/C定理也意味着/Z()同构于Inn()(由所有的内自同构组成的Aut()的子群)。

如果我们通过()() = () =  −1定义群同态  : → Inn(),则我们可以用Inn("G")在上的群作用来表述N()和C():在Inn()中的定点子群就是(N()),而Inn()中固定的子群就是(C())。

若为有限群,考虑G共轭到自身的群作用,并应用轨道-稳定点定理,

G的核为 | ker ρ | = | Z ( G ) | {\displaystyle |\ker \rho |=|Z(G)|}

G的轨道为 | G x i | = | G : C G ( x i ) | {\displaystyle |G\cdot x_{i}|=|G:C_{G}(x_{i})|}

类方程:

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