n元对称群
整理 n 元对称群中的轮换分解、置换奇偶性、交错群和生成元,并附共轭与生成练习。
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元对称群 #
定义
对于非空集合 , 设 是全部 到自身的双射构成的集合, 容易验证 是一个群, 我们称之为全变换群(full transformationm group).
特别的, 当 是有限集合时, 称 到自身的双射为 上的一个置换 (permutation). 当 时, 称 上的置换为 元置换, 并称 为 元对称群, 记作 .
定义
如果一个 元置换 把 映成 , 把 映成 ,, 把 映成 , 并且保持其余元素不变, 那么称 为 轮换, 简称为轮换, 记作 .
特别地, 当 时, 也称为对换. 恒等映射 记作 .
如果两个轮换之间没有公共元素, 则称它们\mydef[轮换不相交]{不相交}.
性质
定理
中任一非单位元的置换都能表示成一些两两不相交的轮换的乘积, 并且除了轮换的排列次序外, 表示法是唯一的.
注
在计算多个轮换复合时, 注意运算顺序是从右至左, 因为轮换本质上是函数映射的复合.
推论
中每个置换都可以表示成一些对换的乘积.
命题
中一个置换表示成对换的乘积, 其中对换的个数的奇偶性只和这个置换本身有关, 与表示方式无关.
例
(\href{https://qoj.ac/contest/1865/problem/9801}{$49^{th}\ \t{ICPC Asia Shenyang Regional Contest D.Dot Product Game}$})
当我们将 映射到 时, 每次操作都会改变 对换数目的奇偶性, 而最终状态是 也变为 , 所以只需计算初始的奇偶性就可以判断.
定义
基于上述命题, 我们将可以由偶数个对换表示的置换称为偶置换, 由奇数个对换表示的置换称为奇置换.
同时, 按照定义偶置换和偶置换的乘积还是偶置换, 所以所有偶置换对乘法封闭是 的子群, 称为 \mydef[n元交错群]{ 元交错群}, 记作 . 且有 .
定义
设 的群 的一个非空子集, 如果 中每一个元素都能表示成 中有限多个元素的整数次幂的乘积, 那么称 \mydef[群的生成元集]{ 是群 的生成元集}, 或者说** 的所有元素生成 **.
特别的, 如果 的一个生成元集是有限集, 那么称 是有限生成的群, 记作 .
推论
由 \eqref{eq:对称群:3} 及推论 \ref{coro:对称群:1} 可知, 每个置换都可以表示成 , 从而 .
讨论
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