阶 (群论)

✍ dations ◷ 2025-09-18 04:35:08 #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

  • 支气管炎支气管炎是肺部支气管(中至大的大小之呼吸道)的发炎。症状包括咳痰、喘鸣、呼吸急促及胸口不适。支气管炎有急性和慢性两种。急性支气管炎的咳嗽症状一般持续三周,逾九成是病毒
  • 明胶明胶又称鱼胶或吉利丁(从英文名“Gelatin”译音而来,音译基准为粤语),是以动物皮、骨内的蛋白质即胶原蛋白制成,带浅黄色透明,无味的胶质,主要成分为蛋白质。明胶通常用于食物、药
  • 拉尼娜拉尼娜现象(西班牙语:La Niña),又称反圣婴现象,是一种和厄尔尼诺现象相反的现象,因此用西班牙语中与厄尔尼诺(El Niño)相对应的阴性名词拉尼娜(La Niña)来代表,厄尔尼诺是“男孩”的
  • 沈其震沈其震(1906年2月7日-1993年6月16日),湖南长沙人,中华人民共和国医学家。担任大连医学院院长,中央卫生研究院院长,中国医学科学院副院长。1954年,当选第一届全国人民代表大会代表。
  • 皮拉在希腊神话中,皮拉(古希腊语:Πύρρα)是厄庇墨透斯及潘朵拉的女儿,杜卡利翁的妻子。当宙斯决定以大洪水结束青铜时代,杜卡利翁和皮拉是唯一生存下来的人。虽然普罗米修因斯帮人
  • 克里斯·达德利克里森·吉尔福德·达德利(英语:Christen Guilford Dudley,1965年2月22日-),美国NBA联盟前职业篮球运动员。他在1987年的NBA选秀中第4轮第6顺位被克利夫兰骑士选中。
  • 格奥尔格 (萨克森-迈宁根)萨克森-迈宁根亲王格奥尔格(德语:Georg von Sachsen-Meiningen;1892年10月11日-1946年1月6日),出生于卡塞尔。萨克森-迈宁根王室。弗里德里希·约翰王子与妻子利珀-比斯特菲尔德的
  • 物理学前沿《物理学前沿》(英语:),原名《中国物理学前沿》(),是由中国高等教育出版社与德国施普林格科学+商业媒体联合出版的同行评审英文学术期刊。《中国物理学前沿》创刊于2006年,起初为季
  • 蚌埠公交119路蚌埠公交119路,是中国安徽省蚌埠市的一条公交线路,由张公湖首末站开往客运北站,由蚌埠市公共交通集团有限公司运营、管理,全线使用比亚迪K8A型纯电动空调车。119路曾使用的长江
  • 西张站西张站位于中华人民共和国山西省太原市尖草坪区柴村镇西张村,建于1979年。距太原站19公里,距镇城底站45公里。现为四等站。客运办理旅客乘降,行李、包裹托运;货运办理整车货物发