阶 (群论)

✍ dations ◷ 2025-04-27 15:46:48 #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

  • 乡药集成方《乡药集成方》是朝鲜医家卢重礼、俞孝通、朴允德等奉世宗之命,于1431-1443年间编撰的一部医书。该书以1399年朝鲜医家李希善所编撰的《乡药济生集成方》为蓝本,借鉴267部中国
  • 罗斯巴德战役罗斯巴德战役(Battle of the Rosebud),是北美印第安战争的一场战役。1874年,美国研究小组在布拉克山上发现了金矿,但是布拉克山是苏族人的圣地,而且开采也会违反美国跟苏族签订的F
  • 云中郡 (赵国)云中郡,中国古代的郡。战国时期,属赵国的一部分,由赵武灵王置。秦代治所在云中县(今内蒙古自治区托克托县东北)。辖境约是今内蒙古自治区土默特右旗以东,大青山以南,卓资县以西,黄河
  • 肖厝港肖厝港为中国规划建设的六大石化基地和四大国际中转港口之一。原惠安县肖厝镇(包括沙格村等村落)周边,2009年8月3日起,泉州港部分港区(即今肖厝港区和斗尾港区)合并到新组成的湄
  • 科里·锐尔登 MLBKBOCPBL科里·锐尔登(英语:Cory Riordan,1986年5月25日-) ,为美国的棒球选手之一,于2007年美国职棒选秀由科罗拉多落矶队以第六轮第192顺位选进,但生涯从未上过大联盟,守备位置为
  • 奥古斯托·拉德马克奥古斯托·拉德马克(Augusto Hamann Rademaker Grünewald,1905年5月11日-1985年9月13日),曾任巴西海军上将。于1969年与奥雷利奥·德·里拉及马斯奥·美罗组成巴西军政府主席团,
  • Modern TalkingModern Talking 是一支德国流行音乐双人组合,由 Thomas Anders 和 Dieter Bohlen 组成。直到目前为止,Modern Talking是最成功的德国流行组合。他们的曲调给人印象深刻,并以英
  • 金门海峡 (美国)金门海峡(Golden Gate)是一个位于美国加利福尼亚州的海峡,东连旧金山湾,西部通往太平洋,南北宽1.6公里至3公里,东西长约8公里。金门大桥自1930年代横跨这个海峡。旧金山市区位于海
  • 大荔人大荔人头骨化石是中国华北地区旧石器时代的早期智人化石。发现于陕西省渭南市大荔县解放村附近的洛河第三阶地砂砾层之中。1978年和1980年两次发掘。同出的有石制品和哺乳动
  • 失陷猩球《失陷猩球》(英语:Beneath the Planet of the Apes),是一部1970年由泰德·珀斯特执导、保罗·德恩任编辑的一部美国科幻电影。该片为1968年到1973年出品的五部“人猿星球”系列