Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。
§ 5。 群运行于集合
1. 幺半群在集合上运行
设 M 为幺半群,律乘法书写,单位元素表示为 e,E 集合。如果对于所有α,β∈M,fe=IdE 和fαβ=fα∘fβ(或fαβ=fβ∘fα),M 在 E 上的作用 α↦fα 称为 M 在 E 上的左(或右)运算。
在其他字中,集合E上幺半群M的左(右)运算是M的幺半群同态进入幺半群EE(分别是EE的相反幺半群),其中合成为映射。如果M的作用相应的到作用的律用左(或右)乘法表示,那么这个作用是左(或右)运算的事实可以用公式来表示
(1)
e.x=x;α.(β.x)=(αβ).xfor α,β∈M and x∈E. (分别x.e=x;(x.α).β=x.(αβ)for α,β∈M and x∈E)。
在这些条件下,还可以说M对E的左侧(或右侧)进行操作,并且作用的相应的律是E上幺半群M的左侧(或右侧)运算的律。
设 M 为幺半群; 集合 E 以及 E 上 M 的左(或右)运算称为左(或右)M 集。如果 M 到 EE 的映射 α↦fα 是单射的,那么幺半群 M 就可以忠实地在左(或右)操作。
(1) 设E为集合; E (§ 3, no. 1, 例 3) 上EE的规范作用是左运算。
(2) 设M为幺半群。 M 自身的左(或右)作用由 M 上的律(§ 3, no. 3,例 7)导出,是 M 自身的左(或右)运算。当考虑这个运算时,我们说 M 通过左(或右)平移对自身进行操作。
令 E 为左(或右)M 集,M0 与 M 相反的幺半群。在相同的作用下,幺半群 M0 作用于右(或左)E。获得的M0集合被称为与M集合E相反。当经过到相反的结构时,定义和与左M集合相关的结果转移到右M0集合。
在本段的其余部分中,我们将考虑,除非,否则,仅留下 M 集,我们将其简称为 M 集。它们的作用的律将由左乘法表示。
令 E 为集合。令G为在E上运行的群。对于G中的所有α,由α定义的EE的元素是E的置换(§2,no. 3,例2)。因此,在 E 上给予 G 的运算相当于将 G 的同态给予SE。
根据§3、no. 3,我们作如下定义:
引用了 1
引用了 I § 3. 。 作用
设 M 为幺半群,E 和 E' M 集。将 E 的映射 f 转化为 E',使得对于所有 x∈E 和所有 α∈M,f(α.x)=α.f(x) 称为 M 集同态(或 M 态射,或与 M 的运算兼容的映射)。
引用了 2
引用了 I § 3. 。 作用, E IV § 1. 结构和同构
M-集合的恒等映射是M-态射。两个 M 态射的合成是一个 M 态射。对于另一个中的一个M-集合的映射为同构,它是双射M-态射并且其逆映射是M-态射是充分必要的。
令 (Ei)i∈I 为 M 集族,令 E 为 Ei 的乘积集合。幺半群 M 通过 α.(xi)i∈I=(α.xi)i∈I 对 E 进行操作,并且 E 与作用一起,是一个 M 集;令 E' 为 M 集;当且仅当对于所有 i∈I,E' 到 E 的映射 f 是 M 态射,当且仅当 pri∘f 是 E' 到 Ei 的 M 态射。
设 E 为 M 集,F 为 M 的作用下 E 的稳定子集;借助导出的律,F 是 M 集合,典范嵌入 F→E 是 M 态射。
设 E 为 M 集,E 上的 R 等价关系与 M 的作用兼容;商 E/R 与商作用是 M 集,典范映射 E→E/R 是 M 态射。
令ϕ:M→M′为幺半群同态,E为M集合,E'为M′集合。将 E 的映射 f 转化为 E',使得对于所有 x∈E 和 α∈M,
f(α.x)=ϕ(α).f(x)
称为 E 到 E' 的 ϕ 态射 (cf. § 3, no. 1)。
* 运算律扩张。* 分别给定(对于例)三个集合 F1,F2,F3、置换 f1,f2,f3 F1,F2,F3 以及基集合的梯队F F1,F2,F3 (集合理论, IV, § 1, no. 1),我们可以定义,逐级进行梯队F的构造,F的置换称为*规范的扩张* f1,f2,f3 至 F(*集合理论*、IV、§ 1、no. 2);我们用ϕF(f1,f2,f3)来表示它。
然后将G的群和hi同态转化为Fi(i=1,2,3)的对称群,在Fi上G的其他字运算。 映射x↦xF=ϕF(h1(x),h2(x),h3(x))是G的同态到SF,在F上G的其他字运算,称为h1,h2,h3到F的*扩张*。令P是F的子集,使得对于所有x∈G, xF(P)=P;令 xP 为 xF 中的限制至
P;则映射x↦xP是G在P上的运算,也称为h1,h2,h3对P的扩张。
对于例,令K和L为F1,F2,F3上的两个阶梯;取F为K×L的子集的集合,P为K的映射的集合代入L,用图来识别。如果w∈P和x∈G,则xP(w)是K到L的映射k↦xL(w(xK−1(k)))。
2. 稳定子,固定器
令 M 为在集合 E 和 A 和 B 子集 E 上运行的幺半群。α∈M 的集合,使得 αA⊂B(分别αA=B)称为 A 到 B 的传输器(或严格传输器)。从 A 到 A 的传输器(或严格传输器)称为稳定子 (resp. strict 稳定子) A. α∈M 的集合,使得所有 a∈A 的 αa=a 被称为 A 的修复者。
M 的元素 α 被称为稳定(严格稳定、固定)。 如果 A 的 α 属于到稳定子(严格稳定子、固定),E 的子集 A 被称为稳定(严格稳定、固定)。 M 的子集 P 被称为稳定(严格稳定、固定)。如果 P 的所有元素都稳定(或严格稳定、或修复)A,则 E 的子集 A。A 的固定器包含在 A 的严格稳定子中,而 A 的严格稳定子本身又包含在 A 的稳定子中。
设 M 为在 E 的集合 E 和 A 子集上运行的幺半群。* (a) A 的稳定子、严格稳定子和固定者是 M 的子幺半群。 (b) *令α为M的可逆元;如果 α 属于到 A 的严格稳定子(或固定器),α−1 也是如此。
令 e 为 M 的单位元素;那么ea=a对于每个元素a∈A,因此e属于到A的固定者。令α和β是稳定A的E的元素。然后(αβ)A=α(βA)⊂αA⊂A,因此A的稳定子是M的子幺半群。类似地对于严格的稳定子和 A 的固定器,从而 (a)。如果αA=A,则A=α−1(αA)=α−1A。如果对于所有a∈A,αa=a,则a=α−1(αa)=α−1a,从而 (b)。
令G为集合E上的群,A为E的子集。A的严格稳定子S和固定器F是G的子群,F是S的正规子群。
引用了 1
引用了 定理 3, I § 4
第一个断言源自命题,F是S的同态的核进入与A上S的运算相关的SA。
群 G 忠实地在集合 E 上运行当且仅当 E 的固定器由 G 的单位元素组成。E 的固定器是 G 的给定同态到 SE 的核;当且仅当它的核由单位元素 (§ 4, no. 5, 定理 3) 组成时,这个同态是单射的。
令 M 为幺半群,E 为 M 集合,E 的 a 元素。固定器,{a} 的严格稳定子和稳定子相等;这个幺半群同样被称为 a 的固定者或稳定子。 E 的子集 A 的固定器是 A 的元素的固定器的交。如果 a 的固定器是幺半群 M,则a 称为 E 的不变量元素。如果 E 的每个元素都是不变量,则称 M 对 E 进行平凡操作。
设 G 为集合 E 上的群,对于所有 x∈E,令 Sx 为 x 的稳定子。对于所有 α∈G、Sαx=αSxα−1。
被以下引用 5
被以下引用 例, 注, 命题 5, 定理 1, LIE IX § 9. 。 作用的紧李群开流形
如果s∈Sx,则αsα−1(αx)=αsx=αx,从而αSxα−1⊂Sαx。如x=α−1(αx)、α−1Sαxα⊂Sx、从而Sαx⊂αSxα−1。
类似地可以看出,如果A和B是E的两个子集,并且T是A到B的传输器(或严格传输器),则αA到αB的传输器(或严格传输器)等于αTα−1。
3. Inner automorphisms
设G为群。 群G的自同构的集合Aut(G)是GG的子群(§ 4, no. 1,例2)。
设G为群。对于 G 的每个元素 x,映射 Int(x):G 的 y↦xyx−1 到其自身是 G 的自同构。 映射 Int:G 到 Aut(G) 的x↦Int(x) 是群同态,其核是 G 的中心,其像是 Aut(G) 的正常子群。
引用了 1
引用了 I § 2. 。 单位元素;可取消元素; 可逆元
如果x,y和z是G的元素,则(xyx−1)(xzx−1)=xyzx−1,因此Int(x)是G的自同态。对于G的x和y元素,
Int(x)∘Int(y)=Int(xy):
对于所有z∈G,x(yzy−1)x−1=(xy)z(xy)−1。另一方面,Int(e)是G的恒等映射。映射Int因此是从G到群G的自同态的幺半群End(G)的幺半群同态。由于G的元素是可逆的,映射Int取其End(G)(§ 2, no. 3)的可逆元的集合Aut(G)中的值。现在xyx−1=y当且仅当x和y通勤,因此Int(x)是G的恒等映射当且仅当x是中心元素。最后,令α为G的自同构,并令x∈G;然后
Int(α(x))=α∘Int(x)∘α−1.
对于y∈G,
α(x)⋅y⋅α(x)−1=α(x)⋅α(α−1(y))⋅α(x)−1=α(x⋅α−1(y)⋅x−1).
因此α⋅Int(G)⋅α−1⊂Int(G)。
设 G 为群和 x∈G。 自同构 y↦xyx−1 称为 x 定义的 G 的内自同构,记为 Intx。
引用了 2
引用了 定义 5, I § 4, 习题 22, § 5
对于x,y∈G,我们也写为xy=y−1xy=(Inty−1)(x)。
G 的子群是正常的当且仅当它在 G 的所有内自同构(§ 4, no. 4,定义 5)下稳定。如果G的子群在G的所有自同构下稳定,则称为特征。群G的中心是特征子群(公式(2))。
群 G 的中心在 G 的所有自同态 (习题 22) 下不一定稳定。特别是,带有运算符的群的中心不一定是稳定的子群。
设 G 为群,H 为 G 的特征(或正常)子群,K 为 H 的特征子群。则 K 为 G 的特征(或正常)子群。
引用了 1
引用了 定义 9, I § 1
G 的自同构(或内自同构)的限制到 H 是 H 的自同构,因此 K 不变。
令 G 为群,A ⊂ G 和 b∈G。如果 bAb−1=A,则 b 被称为标准化 A;如果对于所有 a∈A,bab−1=a,则称 b 集中 A。设A和B是G的子集;如果 B 的每个元素都归一化(或集中)A,则称 B 归一化(或集中)A。
g∈G的集合对A进行归一化(或中心化),称为A的归一化器(或中心化器)(cf.§ 1, no. 5,定义9);它通常用 NG(A) 或简称 N(A)(分别为 CG(A) 或 C(A))表示。它是G的子群。当A是G的子群时,NG(A)可以表征为G的最大的子群,其中包含A且其中A是正规的。
4. Orbits
设 G 为群,E 为 G 集,x∈G。如果存在元素α∈G使得y=αx,则元素y∈E是共轭到G的运算下的x。 x的共轭元素的集合在E中称为x的轨道。
关系“y 是共轭到 x”是等价关系。对于x=ex;如果y=αx,则x=α−1y;如果y=αx和z=βy,则z=βαx。在这个关系下有轨道是等价类。
E 的子集 X 是稳定的当且仅当它相对于共轭的关系是饱和的。
G 到 E 的映射 α↦αx 有时称为由 x 定义的轨道映射。它是 G 的 G 态射(通过左翻译将 G 的运算置于自身上)到 E。在此映射下,G 的像 G.x 是 x 的轨道。
如果对于所有x∈E,由x定义的轨道映射是单射的,或者如果G×E到E×E的映射(g,x)↦(gx,x)是单射的,则称G在E上自由运行。
(1) 令 G 为群,并通过内自同构考虑 G 的运算本身。 G 中的两个元素,在运算下为共轭,称为内自同构下的共轭,或简称为共轭。 轨道称为共轭类。类似地,如果存在元素 α∈G使得H′=α.H.α−1,G的两个子集 H和H'被称为共轭,即如果它们在G的运算的扩张到P(G)下是共轭,则通过内自同构。
(2) *在空间Rn中,群O(n,R)正交的作用下点x的轨道是半径为∥x∥∗的欧氏球面。
E 的两个共轭元素中的稳定子是 G 的共轭子群 (no. 2, 命题 2)。
共轭关系下E的商集是E的轨道的集合;它是有时,用E/G或G\|E表示。 (有时记号 E/G 保留用于 E 是右 G 集合的情况,记号 G\|E 保留用于 E 是左 G 集合的情况。)
令G为群在右边的集合E上运算。令H为G的正规子群。群G对右边的E/H进行运算,右作用的相应的律为(xH,g)↦xHg=xgH;在这个运算下,H的操作很简单,从而是G/H对E/H的权利运算。令ϕ为E/H到E/G的典范映射; E/G的点的ϕ下的逆像是E/H中的G(或G/H)的轨道。因此,当经过与 (E/H)/G=(E/H)/(G/H) 在 E/G 上的商双射(称为正则)时,ϕ 定义。
令 G(或 H)为群在左侧(或右侧)的集合 E 上运行。假设G和H的作用在E上可通勤,即
(g.x).h=g.(x.h)for g∈G,x∈E and h∈H.
E 上 H 的作用也是 H 的对立群 H0 的左运算。然后从 § 4, no. 9、命题 12 得出与元素 (g,h)∈G×H0 映射关联的映射 E 的 x↦g.x.h 到自身就是 E 上 G×H0 的左运算。在这个运算下元素 x∈E 的轨道是集合 GxH。其中轨道中的集合用G∥E/H表示。另一方面,G(分别为 H)的运算与关于 H(分别为 G)的运算的共轭关系相容,并且轨道 G∥(E/H)(分别为 (G∥E)/H)的集合与 G∥E/H 相同: 图表
G∥E↙α↓ε↘δE↘βE/HG∥E/H↙γ
(其中α,β,γ,δ,ε表示取商的典范映射),γ∘α=δ∘β=ε。
设G为G的群和H子群。通过右平移考虑H在G上的右运算(no. 1,例2)。 轨道 G/H 的集合是左陪集模 H 的集合; 注,G 在 G/H 左边进行律 (g,xH)↦gxH (cf. no. 5) 的操作。类似地,右陪集模H的集合通过左平移是G上H的左运算的轨道的集合H\G。如果 K 是 G 包含 H 的子群,且 Γ 是模 H 的左(或右)陪集,则 ΓK(或 KΓ)是模 K 的左(或右)陪集。 映射 Γ↦ΓK(或 Γ↦KΓ)被称为G/H的典范映射到G/K(或H\G到K\G)。它是主观的。
令G为群,H和K为G的两个子群。令H通过左平移对左侧的G进行操作,通过右平移对右侧的K进行操作;这两个运算通勤,这让我们可以考虑集合H\G/K。 H\G/K的元素称为G模H和K的双陪集。当K=H时,我们简单地说双模H的陪集。对于G/H到H\G/H的典范映射为双射,H是充分必要的是 G 的正规子群。
引用了 3
引用了 命题 2, 命题 12, I § 4, 例
5. 同质集合
设G为群。如果存在元素 x∈E,其轨道为 E,则 G 在集合 E 上的运算称为传递性。如果 G 在 E 上的运算是传递性的,则称 G 集合 E 是齐次的。
也有人说 G 在 E 上*传递操作*;或者说 E 是 *G 下的 *齐次集合。这相当于说 E 非空,并且对于 E 的所有元素 x 和 y,存在元素 α∈G 使得 α.x=y。
如果 E 是 G 集,则 E 的每个轨道以及导出的运算都是 G 下的齐次集合。
令 G 为 G 的群和 H 子群。考虑以 H 为模的左陪集的集合 G/H。群 G 在 (g,xH)↦gxH 左侧对 G/H 进行运算。令 N 为 H 的归一化器。群 N 对右侧的 G/H 进行(xH,n)↦xHn=xnH 运算。 H 上的这个运算诱导是平凡的运算,因此,在经过上的商,N/H 对右边的 G/H 进行运算。令 ϕ:(N/H)0→SG/H 为同态相应的到此运算。
对于上述记号,G/H 是齐次 G 集。 (N/H)0 的映射 ϕ 诱导同构到 G 组 G/H 的自同构群。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 2
被以下引用 例
元素e=H中G/H中的轨道为G/H、从而第一个断言。我们现在证明第二个。若n∈N定义右译恒等映射于G/H,则e.n=e,即H.n=H、从而n∈H。所以
N/H 忠实地在右侧的 G/H 上运行,且 ϕ 是单射的。 G 的左运算和 N/H 的右运算在 G/H 上交换,因此 G/H 的 N/H 定义 G 态射算子自身,它们必然是 G 自同构,因为它们是双射的。因此ϕ在G/H的G自同构的群Φ中取其值。我们证明ϕ的像是Φ。让f∈Φ。通过传输结构,G 中f(e˙) 的稳定子等于e˙ 的稳定子,因此等于H。令n∈G 使得f(e˙)=ne˙。 G中ne˙的稳定子是nHn−1(no. 2,命题2),从而nHn−1=H和n∈N。对于 G/H 的每个元素 xH,f(xH)=f(x.e˙)=x.f(e˙)=xnH=xHn 和 f 重合,其中映射由 n 定义。
设G为群,E为齐次G集合,a的a∈E,H稳定子和H中包含的G的K子群。存在且仅有一个G/K到E的G-态射f使得f(e.K)=a。如果 K = H,则 f 为同构。
被以下引用 1
被以下引用 定理 1
如果f是解,则f(x.K)=x.a对于G中的所有x,从而唯一性;我们展示存在。由a定义的轨道映射与G上的等价关系y∈xK相容的。对于,如果y=xk,k∈K,则
y.a=xk.a=x.a. 因此,映射 f 由 G/K 导出为 H,对于 G 中的所有 x 满足
f(x.K)=x.a。这个映射是 G 态射并且
f(K)=a。这个映射是满射的,因为它的像是E的非空稳定子集。现在假设K = H,让我们证明f是单射的。如果
f(x.H)=f(y.H),则
x.a=y.a,从而
x−1y.a=a和
x−1y∈H,从而
x.H=y.H。
设 G 为群。* (a) 每个齐次 G 集同构于形式 G/H 的齐次 G 集,其中 H 是 G 的子群。 (b) *设 H 和 H' 是 G 的两个子群。G 集 G/H 和 G/H' 同构当且仅当 H 和 H' 是共轭。
引用了 2 · 被以下引用 2
引用了 命题 2, 命题 6
被以下引用 例, LIE IX § 9. 。 作用的紧李群开流形
由于齐次 G 集非空,断言 (a) 由命题 6 得出。我们展示 (b)。设f:G/H→G/H′为G集同构。 子群 H 是 H 的稳定子,因此,通过结构的迁移,稳定子元素 G/H′。因此,子群 H 和 H′ 为共轭(no. 2,命题 2)。如果H′=αHα−1,H′是元素α.H的稳定子或G/H(no. 2,命题2),因此G/H′同构于G/H (命题6)。
(1) 令E为非空集。 群 SE 在 E 上传递操作。如果x和y是E、映射τ:E→E的两个元素,则τ(x)=y、τ(y)=x和τ(z)=z对于z=x,y来说,是E的置换。让a∈E。 a的稳定子用SF标识,其中F=E−{a}。因此齐次G集合E同构于SE/SF。
(2) 设E为n元素和(pi)i∈I的集合,整数>0的有限族,使得∑ipi=n。令X为集合/划分(Fi)i∈I/E,使得Card(Fi)=pi对于所有i。 群 SE 在 X 上传递操作。 稳定子 H 元素 (Fi)i∈I X 与 ∏i∈ISFi 自然同构,因此是阶 ∏i∈Ipi!。 应用定理 1 和§ 4, no. 4,推论命题 4,得到新的证明:
Card(X)=∏i∈Ipi!n!
特别是取I={1,2,…,r}、E={1,2,…,n}、
Fi={p1+⋯+pi−1+1,…,p1+⋯+pi}
1≤i≤r。令S为τ∈SE的集合,使得τ∣Fi对于1≤i≤r来说是递增。如果(G1,…,Gr)∈X,则存在且仅有一个τ∈S,其中映射(F1,…,Fr)至(G1,…,Gr)。在其他字中,SE模H的每个左陪集在一个且唯一的点中满足S。
(3) *设n为整数≥1。正交群 O(n,R) 在 Rn 中的单位球体 Sn−1 上传递运算。 点 (0,…,0,1) 的稳定子与正交群 O(n−1,R) 一致。因此齐次 O(n,R)-集 Sn−1 同构于 O(n,R)/O(n−1,R)。
引用了 2 · 被以下引用 3
引用了 推论, I § 4, 定理 1
被以下引用 定义 8, 例, IV § 5. 。对称张量和多项式映射
6. 同质本金集合
令G为群。如果存在E的元素x使得x定义的轨道映射是双射,则集合E上G的运算称为简单传递。 集合 E,与E上G的简单传递左作用一起,称为左齐次主体G集合(或G下的左齐次主体集合)。
被以下引用 1
被以下引用 定理 2, VIII § 16
相当于说,G在E上自由且传递地运行,或者也存在元素x∈E,使得x定义的轨道映射是G集合G的同构(其中G通过左平移操作)到E;或者还满足以下两个条件:
(i) E 非空。 (ii) 对于E的所有元素x和y,存在且仅有一个元素α∈G使得αx=y。
条件 (ii) 也相当于以下条件:
(iii) 映射 (α,x)↦(αx,x) 是G×E 的双射到E×E。
我们将定义右齐次主 G 集的任务留给读者。
(1) 让 G 通过左(或右)平移对自身进行操作。因此,在 G 上定义了左(或右)齐次主 G 集结构,其有时表示为 Gs(或 Gd)。
(2) 设 E 是*可交换* 群 G 下的齐次集合。如果 G 忠实地作用于 E,则后者是齐次主 G 集。
(3) 令E和F是两个同构的集合,其中结构具有相同的类,并令Isom(E, F)是E到F上的同构的集合(给定结构)。 E 的自同构的群 Aut(E)(给定结构)在右侧的 Isom(E, F) 上通过律 (σ,f)↦f∘σ 进行运算,并且 Isom(E, F) 是右齐次主 Aut(E) 集。类似地,群 Aut(F) 对左侧的 Isom(E, F) 进行律 (σ,f)↦σ∘f 操作,并且 Isom(E, F) 是左齐次主 Aut(F) 集。
(4) 向量空间的加法群下的齐次本金集合称为仿射空间* (cf. II, § 9, no. 1)。
齐次主 G 集Gs (例 1) 的自同构的群是 G 的右平移的群,其由 G0 (no. 5, 命题 5) 标识。设E是齐次主G集,E的a元素。由a定义的轨道映射ωa是G集Gs的同构到E上。通过传输结构同构 ψa 由 G0 导出至 Aut(E)。需要注意的是,ψa*一般取决于a*;更准确地说,对于α∈G,
ψαa=ψa∘IntG0(α)=ψa∘Int(α−1).
例如,在 G 上写 δa 翻译x↦xα,
ωαa=ϕωa∘δα 和
ψa(x)=ωa∘δx∘ωa−1,x∈G, 从而
ψαa(x)=ωa∘δα∘δx∘δα−1∘ωa−1=ωa∘δα−1xα∘ωa−1=ψa(α−1xα).
引用了 2
引用了 II § 9. 。仿射空间和射影空间, 命题 5
7. 有限的置换群集合
如果 E 是有限集合且 n 元素,则对称群 SE (§ 4, no. 1) 是阶 n! 的有限群。当E为自然数的集合N的区间{1,n}时,相应的对称的群记为Sn;任何集合与n元素的对称群与Sn同构的。
令 E 为 E 的有限集合、ζ∈SE 置换以及由 ζ 生成的 SE 的 ζˉ 子群。如果在 E 上 ζˉ 的运算下,存在且仅有一个轨道且不被简化为单个元素,则称ζ 为环。这个轨道称为ζ的支撑。
引用了 1
引用了 例
令ζ为一个循环。 ζ的支持度supp(ζ)是x∈E的集合,使得ζ(x)=x。
一个周期的阶ζ等于其支持度的基数。由ζ生成的子群ζˉ在supp(ζ)上传递且忠实地运行。由于ζ是可交换的,supp(ζ)是ζˉ(no. 6,例2)下的主集合,因此Card(supp(ζ))=Card(ζˉ)。
令 (ζi)i∈I 为一个循环族,其支持度为成对不相交的。那么 ζi 是成对可置换的。令σ=∏i∈Iζi和σˉ为由σ生成的子群。然后σ(x)=ζi(x)对应x∈Si,i∈I,σ(x)=x对应x∈/⋃i∈ISi。 映射i↦Si是I的双射到σˉ轨道的集合上,而不是单个元素的由……组成。
被以下引用 1
被以下引用 命题 7
设ζ和ζ′为两个环,其支持度为不相交的。 如果
x∈/supp(ζ)∪supp(ζ′), 然后
ζζ′(x)=ζ′ζ(x)=x。 如果
x属于对
ζ的支持,则
ζ′(x)=x和
ζ(x)属于对
ζ、从而
ζζ′(x)=ζ′ζ(x)=ζ(x)的支持。 同理,当
x属于得到
ζ′的支撑时,则
ζ′ζ(x)=ζζ′(x)=ζ′(x)。 因此
ζζ′=ζ′ζ。 因此,
ζi是成对可置换的,对于
i∈I和
x∈Si,
σ(x)=ζi(x)∈Si。 映射
σ和
ζi重合在
Si上,因此
Si在
σ和
SSi的子群下是稳定的,
σ到
Si的限制产生的子群传递运行
Si;因此
Si是一个
σˉ轨道。 由于
Si 非空且成对不相交的,因此映射
i↦Si 是单射的。 由于
⋃iSi是
x的集合,使得
σ(x)=x,每个
σˉ轨道而不是单个元素的由……组成都是
Si之一。
令 E 为 E 的有限集合和 σ 置换。存在且仅有一个有限集合 C 周期满足以下两个条件:
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 引理 1
被以下引用 习题 26, § 5
(a) C 的元素的支持度是成对的不相交的;
(b) σ=∏ζ∈Cζ(C的元素可通过引理1成对置换)。
令σˉ为σ生成的子群,并令S为σˉ轨道的集合,而不是单个元素的由……组成。对于s∈S,如果x∈s则写ζs(x)=σ(x),如果x∈/s则写ζs(x)=x。对于所有s∈S,ζs是一个循环,其支持度为s和σ=∏s∈Sζs,如应用所示,是E的任何元素的两侧。C的唯一性从引理1得出。
令x和y是E的两个*不同*元素。令τx,y表示支持{x,y}的唯一转置。
对于 E 置换 σ⋅τx,y⋅σ−1 的每个置换 σ 都是一个转置,其支持度为 {σ(x),σ(y)}。因此:
(4)
σ⋅τx,y⋅σ−1=τσ(x),σ(y).
因此,形式共轭类换位为群SE。
对于每个置换σ,令Fσ为x∈E的集合,使得σ(x)=x。我们通过在p上降序归纳来证明,每个置换σ使得Card(Fσ)=p是乘积转置。如果p≥Card(E),置换σ是E的恒等映射;它是转置空族中的乘积。如果p<Card(E),假设性质对于每个置换σ′都被证明,使得Card(Fσ′)>p。现在E−Fσ=∅;让x∈E−Fσ和y∈σ(x)。然后是y=x和y∈E−Fσ。让σ′=τx,y⋅σ。 集合Fσ′包含Fσ和x,因此Card(Fσ′)>Card(Fσ)=p。通过归纳假设σ′是乘积转置,因此σ=τx,y⋅σ′是乘积转置。
凭借命题 8,足以证明τp,q、1≤p<q≤n、属于到子群 H 由τi,i+1、1≤i≤n−1生成。我们通过q−p上的归纳展示这一点。对于q−p=1来说,这是显而易见的。如果 q−p>1,则 (公式 (4)) τp,q=τq−1,qτp,q−1τq−1,q。 归纳假设τp,q−1∈H,因此τp,q∈H。
如果σ∈Sn,{1,n}的元素的每个有序对(i,j),使得i<j和σ(i)>σ(j)被称为σ的*反转*。让ν(σ)表示σ的反转的数。
令 P 为从Zn到Z的映射中的加法群。对于 f∈P 和 σ∈Sn,令 σf 为由下式定义的 P 的元素
(5)
σf(z1,…,zn)=f(zσ(1),…,zσ(n)).
由此定义的P上Sn的作用为运算;对于所有 σ,τ∈Sn 和 f∈P、σf=f 和
(τ(σf))(z1,…,zn)=σf(zτ(1),…,zτ(n))=f(zτσ(1),…,zτσ(n))=((τσ)f)(z1,…,zn). 公式 (5) 表明
σ(−f)=−σf 对应
σ∈Sn 和
f∈P。
设 p 为 P 的元素,定义为
p(z1,…,zn)=i<j∏(zj−zi).
p=0 和 σp=(−1)ν(σ) 对应 σ∈Sn。
被以下引用 1
被以下引用 定理 2
p(1,2,…,n)=∏i<j(j−i)=0,因此p=0。另一方面,如果σ∈Sn,那么
σp(z1,…,zn)=p(zσ(1),…,zσ(n))=i<j∏(zσ(j)−zσ(i)).
令C为有序对(i,j)的集合,使得1≤i≤n, 1≤j≤n, i<j。如果 (i,j) 不是反转,置换 θ 在 C 上由设定 θ(i,j)=(σ(i),σ(j)) 定义,如果 (i,j) 是反转,则由 θ(i,j)=(σ(j),σ(i)) 定义。这意味着σp=(−1)ν(σ)p。
设 E 为有限集合。从 Sn 到乘法群 {−1,+1},存在且仅有一个同态 ε,使得每一个转置τ都有ε(τ)=−1。
引用了 2 · 被以下引用 1
引用了 引理 2, 命题 8
被以下引用 定义 10
唯一性由命题 8 推出。我们证明存在性。通过传输结构,可以假设E={1,n}。使用上面的记号,令ε(σ)=(−1)ν(σ)。那么(引理2)
σ(σ′p)=σ(ε(σ′)p)=ε(σ′)(σp)=ε(σ′)ε(σ)p.
另一方面,
σ(σ′p)=(σσ′)p=ε(σσ′)p.
作为p=−p,可以得出ε(σσ′)=ε(σ)ε(σ′),因此ε是同态。我们现在证明,对于每个转置τ,ε(τ)=−1。 ν(τn−1,n)=1、从而ε(τn−1,n)=−1。由于每个转置τ都是共轭到τn−1,n,并且群{−1,+1}是可交换的,ε(τ)=ε(τn−1,n)=−1。
在定理2的记号中,数ε(σ)(也表示为εσ)称为置换σ的签名。 同态 ε 的核称为 E 的交错的群。
引用了 2
引用了 定理 2, 习题 16, § 5
如果ε(σ)=1(或ε(σ)=−1),则σ 称为*偶*(或*奇*)。 E的交错的群用AE表示。这是正常的子群 SE。当E={1,n}时,简称为An。当E的基数n是≥2时,它是指标2的子群,因此是阶n!/2。可以证明,对于n=3或n≥5,群An是一个简单的群(*cf.习题16*)。
若σ是阶d的循环,则
ε(σ)=(−1)d−1. 数置换的反转
(1,2,3,…,d)↦(d,1,2,…,d−1) 等于
d−1。
习题
参见习题为 § 5。