中心化子

中心化子

中心化子(centralizer)是一個數學用語。 設g是群G中的一個元素,則集合C(g) = a∈G∣ag=ga稱為g在G中的中心化子(centralizer)。 設集合S屬於G,則集合C(S) = a∈G∣ag=ga,對所有g∈S稱C(S)為S在G中的中心化子。

定義

群 G的一個元素 a的 中心化子(記作 C( a))是 G的和 a可交換的元素的集合;換句話說,C( a) = { x屬於 G: xa= ax}。若 H為 G的子群,則C( a) = C( a) ∩ H。如果沒有歧義,則可以將C( a)記作C( a)。

更一般地,令 S為 G的任意子集(不必是子群)。則 S在 G中的中心化子定義為C( S) = { x屬於 G:對於所有 s屬於 S, xs= sx}。若 S= { a},則C( S) = C( a)。

C( S)是 G的子群;因為若 x、 y屬於 C( S) ,則對每個 s屬於 S, xy s= xsy= sxy。於是 xy屬於 C( S)。

群的中心

群 G的 中心是C( G),通常記作Z( G)。一個群的中心既是正規子群也是交換群,而且有很多其它重要屬性。我們可以將 a的中心化子視作最大的(用包含關係為序) G的子群 H,滿足 a屬於其中心Z( H)的條件。

正規化子

一個相關的概念是, S在 G中的 正規化子,記作N( S)或者N( S)。正規化子定義為N( S) = { x屬於 G: xS= Sx}。同樣的是,N( S)可以視作 G的子群。正規化子的名字來源於如果我們令< S>為一個由 S生成的子群,則N( S)是最大的滿足包含< S>為其正規子群的 G的子群。< S>在其中為正規子群的最小的 G的子群稱為共軛閉包。

G的子群 H稱為 G的 子正規化子群,如果N( H) = H.

性質

若 G是交換群,則任何 G的子集的中心化子和正規化子就是 G的全部;特別是,一個群可交換,若且唯若Z( G) = G。

若 a和 b是 G的任意元素,則 a在C( b)中,若且唯若 b在C( a)中,這有若且唯若 a和 b可交換。 若 S= { a}則N( S) = C( S) = C( a)。

C( S)總是N( S)的正規子群:若 c屬於C( S)而 n屬於N( S),我們要證明 n cn屬於C( S)。為此,取 s屬於 S並令 t= nsn。則 t屬於 S,所以 ct= tc。注意到 ns= tn;以及 n t= sn。我們有

( n cn) s= ( n c) tn= ( n( tc) n= ( sn) cn= s( n cn).

這也就是要證明的命題。

若 H是 G的子群,則 N/C定理表明因子群N( H)/C( H)同構於Aut( H)( H的自同構群)的子群。

因為N( G) = G,N/C定理也意味著 G/Z( G)同構於Inn( G)(由所有 G的內自同構組成的Aut( G)的子群)。

如果我們通過 T( x)( g) = T( g) = xgx定義群同態 T: G→ Inn( G),則我們可以用Inn("G")在 G上的群作用來表述N( S)和C( S): S在Inn( G)中的定點子群就是 T(N( S)),而Inn( G)中固定 S的子群就是 T(C( S))。

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