群作用

數學上,對稱群描述物體的所有對稱性。這是通過群作用的概念來形式化的:群的每個元素作為一個雙射(或者對稱作用)作用在某個集合上。在這個情況下,群稱為置換群(特別是在群有限或者不是線性空間時)或者變換群(特別是當這個集合是線性空間而群作為線性變換作用在集合上時)。一個群G的置換表示是群作為一個集合的置換群的群表示(通常該集合有限),並且可以表述為置換矩陣,一般在有限的情形作此考慮-這和作用在有序的線性空間基上是一樣的。

定義

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

若 為一個群而 為一個集合,則 在 上的一個(左) 群作用是一個二元函式

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

(其中 和 的像寫作 ),滿足如下兩條公理:

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

1. 對於所有 和 成立;

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
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2. 對於每個 成立 ( 代表 的麼元)。

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

從這兩條公理,可以得出對於每個 ,映射 到 的函式是一個雙射,從 映射到 。因此,也可以將 在 上的群作用定義為從 到對稱群 的群同態。

群作用 群作用

若群作用 給定,我們稱“G作用於集合X”或者 X是一個 G-集合。

群作用 群作用

完全一樣地,可以定義一個 G在 X上的 右群作用為函式 ,滿足以下公理:

群作用 群作用
群作用 群作用
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群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

注意左和右作用的區別僅在於象 這樣的積在 上作用的次序。對於左作用 先作用然後是,而對於右作用先作用然後是。從一個右作用可以構造一個左作用,只要和群上的逆操作複合就可以了。如果為一右作用,則

群作用 群作用

是一左作用,因為

群作用 群作用

群作用 群作用

所以在這裡,我們只考慮左群作用,因為右作用可以相應推理。

群作用軌道

1.作用軌道

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

設為目標集,群作用在上,,則集合稱為在作用下的一個軌道,為此軌道的代表元。

由軌道的定義可得如下性質 ,

群作用 群作用
群作用 群作用
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群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

性質1:若在中定義二元關係為:存在,使,則是中的等價關係,且每一個等價類就是一個軌道。

群作用 群作用

性質2:,即軌道中任意元素鬥魚資格作為代表元。

群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

性質3:構成的一個劃分,因而有。

2.穩定子群

群作用 群作用
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群作用 群作用
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群作用 群作用
群作用 群作用
群作用 群作用

設群作用在上,,,若,則稱為的一個不動點(fixpoint)。以為不動點的所有群元素的集構成的子群

群作用 群作用
群作用 群作用

稱為的穩定子群( Stabilizer)。

關於穩定子群與其軌道關係有如下輕質:

1)軌道公式:

群作用 群作用

2)同一軌道上的元素的穩定子群是互相共軛的:

群作用 群作用

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