阶 (群论)

✍ dations ◷ 2025-02-24 05:12:54 #群论

在群论这一数学的分支里,阶这一词被使用在两个相关连的意义上:

一个群的阶被标记为ord()或||,而一个元素的阶则标记为ord()或||。

例子:包含三个物件的所有置换之对称群S3会有下面的乘法表。

这个群有六个元素,所以ord(S3) = 6。以定义可知,单位元素的阶为1。、和的平方都为,所以这些群元素的阶都为2。剩下的,和的阶为3,因为2 = 且 3 =  = ,而2 = 且 3 =  = 。

由一个群或其内之元素的阶可以大致知道群的结构。简略地说,阶的因式分解越复杂,这个群就会越复杂。

若群的阶为1,则这个群称为平凡群。给定一元素,则ord() = 1当且仅当为其单位元素。若内的每一个(非单位)元素和其逆元素相同(故2 = ),则ord() = 2且因此会是个阿贝尔群,因为=()()=()()=。此一叙述的相反不一定为对;例如,整数同余6之(加法)循环群Z6为可换的,但数字2的阶为3(2+2+2 = 6 ≡ 0 (mod 6))。

阶两种概念之间的关系如下:若给出一个由产生之子群

对于任一个整数,会有“ =   当且仅当   ord() 整除 ”之关系。

一般来说,的每个子群之阶都会整除的阶。更精确地来说:若是的一个子群,则

,其中是于内的之指标,为一整数。此为拉格朗日定理

上述会有一个立即的结论为,一个群的每一个元素之阶都会整除此一群的阶。例如,在上面所示之对称群中,ord(S3) = 6,且其内元素的阶分别为1、2或3。

下面的部分相反对有限群为真:若会整除一个群的阶且为一个质数,则存在一个内内为阶的元素(这有时被称为柯西定理)。此一叙述在其阶为合数时并不成立,如克莱因四元群中即不存在一个4阶的元素。这可以用数学归纳法来证明。这个定理的结论包括:一个群的阶为一个质数的次方当且仅当对每个在内的,ord()都是的某个次方。

若有无限阶,则的所有次方也都会有无限阶。若有有限阶,则对于的次方的阶会有下列的公式:

特别地是,和其逆元素-1会有相同的阶。

并不存在一个将和的阶关连到其乘积的阶之一般公式。和都有着有限阶而则有着无限阶的情形还是有可能的。若=,则至少可知ord()会整除lcm(ord(),ord())。其结论可证明在一个有限阿贝尔群中,若为所有群元素的阶之中的最大值,则每一个元素的阶都会整除。

若是一个有阶的有限群,且是的因数,则内有阶的元素个数会为φ()的倍数,其中φ为欧拉函数,为不大于且互质于的正整数之个数。例如,在S3的例子中,φ(3) =2,且确实有恰好两个3阶的元素。这个定理对为2阶之元素没有什么有用的资讯,因为φ(2) = 1。

群同态会缩减元素的阶:若:  → 是一个同态,且是内一个有限阶的元素,则ord(())会整除ord()。若为单射的,则ord(()) = ord()。这通常可以被用来证明在两个给定之离散群中不存在(单射)同态。(例如,不存在一个非当然同态: S3 → Z5,因为每个在Z5内除了0之外的元素都有着5阶,而不可以整除在S3内有1、2、3阶的元素。)更进一步的结论有共轭元素会有相同的阶。

一个关于阶的重要结论为类方程;其将有限群的阶连结至其中心Z()的阶和其非当然共轭类的多寡:

其中为非当然共轭类的多寡;其为||大于1的纯因数,且会相等于某些的非当然纯子群的指标。例如,S3的中心为只有单位元素之当然群,而此方程则读做|S3| = 1+2+3。

一些有关群和其元素较深的问题包含在伯恩赛德问题里;有些的问题至今仍然未解。

相关

  • 蜡通常在狭义上是指脂肪酸、一价或二价的脂醇和熔点较高的油状物质;广义上通常是指具有某些类似性状的油脂等物质。在不同的场合下对于‘蜡’的定义也有所区别。但在广义上,蜡
  • 牛骂头文化牛骂头遗址是位于台湾台中市清水区鳌峰山的一个考古遗址,也是台湾中部新石器时代文化牛骂头文化的命名遗址。台中市政府文化局已将原址规划为“牛骂头遗址文化园区”并对外开
  • 奥地利-埃斯特大公罗伯特罗伯特·卡尔·路德维希·马克西米利安·迈克尔·玛丽亚·安东·弗朗茨·斐迪南·约瑟夫·奥多·胡贝特·格奥尔格·皮乌斯·约翰尼斯·马库斯·德·阿维亚诺(Robert Karl Lu
  • 孟加拉苏丹国孟加拉苏丹国,是指中世纪五个在孟加拉半独立王朝。首先是苏丹法赫尔丁·穆巴拉克·沙阿,1338年从德里苏丹国独立和自封苏丹。在接下来的三个世纪中,由来自突厥,孟加拉,阿拉伯,阿比
  • 帕劳语帕劳语(Palauan、又称帛琉语)属于南岛语系马来-波利尼西亚语族,是帕劳的官方语言之一。一般认为帕劳语的语序为动词─受词─主词(VOS),但在语言学上这点是有些争议的,有些人认为帕
  • 2002年6月逝世人物列表2002年逝世人物列表:1月 - 2月 - 3月 - 4月 - 5月 - 6月 - 7月 - 8月 - 9月 - 10月 - 11月 - 12月下面是2002年6月逝世的知名人士列表:
  • 帕拉玛拉王朝帕拉玛拉王朝(英语:Paramara dynasty)是9-14世纪中印度的一个拉其普特人王朝,位于历史上的摩腊婆地区,大致对应今天的拉贾斯坦邦东部和中央邦西部,首都在达尔(Dhar)。瞿折罗-普腊
  • 武者小路公秀武者小路公秀(1929年-),联合国大学副校长。武者小路公秀于1929年10月21日出生。东京都人。1953年学习院大学政经学部毕业后,曾留学于美国和法国。1962年任学习院大学法学部副教授
  • 史蒂芬·费格尔 史蒂芬·费格尔(德语:Stefan Fegerl,1988年9月12日-),奥地利男子乒乓球运动员。他曾与若奥·蒙泰罗合作获得2015年欧洲乒乓球锦标赛(德语:Tischtennis-Europameisterschaft 2015)男
  • 赵一琴赵一琴为中国清朝武官官员,本籍浙江。武举人出身的赵一琴于1766年(乾隆31年)奉旨接替陈启灿,于台湾地区担任台湾水师协副将。而隶属台湾镇之下的此官职是台湾清治时期的这阶段,全