k不動置換類

設G是1,2,...,n 的置換群。若k是1…n中的某個元素,G中使k保持不變的置換的全體,記以Zk,叫做G中使k保持不動的置換類,簡稱k不動置換類。

定義

設G是1,2,...,n 的置換群。若k是1…n中的某個元素,G中使k保持不變的置換的全體,記以Zk,叫做G中使k保持不動的置換類,簡稱k不動置換類 。

性質

群G中關於k的不動置換類Zk是G的一個子群。

證明

封閉性:p1,p2分別是使k不動的兩個置換,即p1,p2屬於Zk,則p1p2屬於Zk。

結合律:對於群結合律成立,Zk屬於G,故Zk中元素結合律成立。

單位元:群G的單位元屬於Zk,也是Z的單位元。

逆元素:p屬於Zk使得k保持不變,p的逆元屬於G也使k不變,故逆元存在。

因此Zk本身也是一個群,是群G的一個子群。

重要定理

G是S的一個子群,Z表示G中k不動的置換群。k所屬的等價類記為E。有

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類

證明:令k所在的等價類 ,且 由關係定義可知,存在 ,使得 令 構造

下面證明它們具有如下3個性質:

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類

假若 ,用 的逆元 左乘等式兩邊,推出 . 所以當 時,必有 .由此可知 .

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
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k不動置換類 k不動置換類

中的任意元素 均把 映射到 , 中的任意元素, 均把 映射到 ,因為 ,所以 和 沒有公共元素。

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
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因為 ,所以 . 由此得出 .另一方面,任取, 則是D上的置換,,則a與等價,

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類

故,不妨假設,由於,所以由此可知,

k不動置換類 k不動置換類

從而

k不動置換類 k不動置換類

.

由上述3個性質可以得到

k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類
k不動置換類 k不動置換類

例1.對於,有,滿足

例2:G={e, (12), (34), (12)(34) }

E=E={1, 2},Z=Z={e, (34) },|E| *|Z|=2*2=4=|G|.

套用

G={e, (1,2), (3,4), (1, 2)(3, 4)

則使1不動的置換類Z1={e, (3, 4)},其中e是單位元

設G是N={1,2,...,n}上的置換群,G在N上可以引出不同的等價類,則不同等價類的個數為

1.

G={e, (1,2), (3,4), (1, 2)(3, 4)

則使1不動的置換類Z1={e, (3, 4)},其中e是單位元

2.

設G是N={1,2,...,n}上的置換群,G在N上可以引出不同的等價類,則不同等價類的個數為

k不動置換類 k不動置換類

其中,| G | 表示群G中元素的個數。具體證明方法見:burnside引理

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