离散数学 第6讲 置换群和循环群
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群论是数学中的重要分支,研究群及其性质。
在群论中,循环群和置换群是两个重要的概念。
本文将介绍循环群和置换群的定义及其性质。
循环群是群论中最简单的一类群。
循环群的定义是由一个元素生成的群。
换句话说,循环群是由一个元素通过重复进行群运算得到的。
考虑一个群G和其中的一个元素a,如果我们用a对自身进行重复的群运算,直到得到的结果覆盖了G中的所有元素,那么我们可以说G是由元素a生成的循环群。
这样的元素a称为循环群G的一个生成元。
循环群可以用符号⟨a⟩来表示,其中⟨a⟩表示由元素a生成的循环群。
循环群有一个重要的性质,即循环群的阶(群中元素的个数)等于生成元素的次数。
例如,考虑一个由整数1生成的循环群,那么这个循环群的阶就是正整数的个数,即无穷大。
另一个例子是由元素a生成的循环群,如果a的次数为n,那么这个循环群的阶就是n。
与循环群相对应的是置换群。
置换群是指由有限个元素进行交换操作得到的群。
换句话说,置换群是由元素的排列组合形成的。
例如,考虑一个由4个元素{1, 2, 3, 4}构成的集合,通过对元素的交换操作,我们可以获得所有可能的排列组合,形成一个置换群。
置换群的元素可以表示为如下形式的置换:(1 2)(3 4),其中数字表示被交换的元素的位置。
置换群也有一些特殊的性质。
首先,每个置换群都有一个单位元,即空置换,不对任何元素进行置换。
其次,对置换群中的两个置换进行群运算,结果仍然是一个置换。
最后,置换群中每个置换都有一个逆元,即将置换中的每个元素的位置进行逆置。
循环群与置换群之间有一个重要的联系,即每个循环群都可以用置换群的形式表示。
例如,考虑一个由元素a生成的循环群⟨a⟩,我们可以定义一个置换群S,其中元素的排列由元素a的次幂定义。
换句话说,置换群S中的元素就是元素a进行有限次幂运算得到的结果。
由此可见,循环群和置换群是紧密相关的。
综上所述,循环群和置换群是群论中的重要概念。
循环群由一个元素生成,其阶等于生成元素的次数;置换群由有限个元素的排列组合生成,具有单位元、群运算封闭性和逆元等性质。
(V )循环群·变换群和置换群一、定义及例子1、定义:设G 是群,若存在a ∈G 使得G 中任意元素均为a 的幂,即G=(a )【=(a -1)】2、例子:(1)Z =(1)(2)(Z 12,+)=([1])=([11])注:([5])=Z 12,([7]),([11])【小于12的素数都能生成Z 12】(3)n 次单位根群Un 【Unit 】)(),(},1|{0ω=⨯⊆∈==∈≠*C C x x x U Nn n nn n i ππω22sin cos +=二、生成元,循环群1、循环群的元素⎩⎨⎧∞=∈>===-)(},|{0)(},,...,,{)(1a o Z i a m a o a a e a G i m 2、生成元(1)1,)(±=⇔∞=r a a o r是生成元(2)1),(,)(=⇔=n r a n a o r 是生成元 {}xi x e n r n r r n n ix sin cos Enler 1,1),(|)(n n )(#+=≤≤==):欧拉公式(互素的。
的数中与:小于欧拉数ϕϕ如(Z 12,+)=([1])=([5])=([7])=([11])三、循环群的子群1、循环群的子群是循环群2、循环群子群的分类 }|1|){(G ),(,0)()2(}0|){(G ),(,)()1(n r n r a a G n a o r a a G a o r r 且的所有子群为则设的所有子群为则设≤≤=>=≥=∞=变换群和置换群·任意一个置换可以写成若干个对换的乘积。
·(ij)=(1i)(1j)(1i)·任意一个置换可以写成若干个形如(1i )的乘积(2≤i ≤n ) 置换的性质)()...()()...(6],...,,[)()(5/*/*)...)(...()...)( (4)...()...(3))...((2)...()...()...(12112121212121212111121211113221r r t i i t r r r r r r r r r r r r i i i i i i rr r r o r o i i i j j j j j j i i i i i i i i i ri i i o i i i i i i i i i i σσσσσσσσσσσ====⋅⋅⋅======----、附加:则不相连)且是循环置换的表示(互、前提:无交、、、、。