• 1.摘要
  • 2.有限置换群
  • 3.置换的乘积
  • 4.对换
  • 5.轮换
  • 6.共轭类
  • 7.凯莱定理

对称群

n次对称群

数学上,集合X上的对称群记作SX或Sym(X)。它的元素是所有X到X自身的双射组成的群。由于恒等函数是双射,双射的反函数也是双射,并且两个双射的复合仍是双射,这个集合关于函数的复合成为群,即是置换群Sym(X)。两个函数的复合一般记作f o g,在置换群的表示里简记作fg。

对称群在很多不同的数学领域中,都扮演了重要角色。包括:伽罗华理论、不变量理论、李群的表示理论和组合学等等。

有限置换群

各种置换群中,有限集合上的置换群有着特殊的重要性。

令X = {1,...,n},

称X上的对称群是Sn。X上所有的排列构成了全部一一映射的集合,因此,Sn有n!个元素。对n > 2,Sn不是阿贝尔群。当且仅当n ≤ 4时,Sn是可解群。对称群的子群称为置换群。

置换的乘积

对称群中,两个置换的乘积就是指双射函数的复合,由符号"∘"(U+2218“∘”)来表示,也可以省略。例如:

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f与g的复合应先适用g,其后适用f。那么在g中的次序1将先被映射为元素2,然后再由 f的次序2变换成元素2,g的次序2先映射为5,然后由 f的次序5变换成4;3被 f∘g变换成5,如此类推。所以 f乘以g是:

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容易证明长度为L =k·m的轮换(或称循环,如下节叙述),它的k次方会分解为k个长度为m的轮换。比如(k = 2, m = 3):

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对换

对换指只交换集合中的两个元素而使其他元素仍变换到自身的置换,例如(1 3)。每个置换都能写成一系列对换的乘积。比如上例中的g = (1 2)(2 5)(3 4)。

由于g能被写成奇数个对换的乘积,g是一个奇置换。与此相反的,f是一个偶置换。

一个置换表达成对换乘积的方式不是唯一的,但每种表达方式中对换的个数的奇偶性不变,可以据此定义奇置换和偶置换。

两个偶置换的乘积是偶置换,两个奇置换的乘积是偶置换,奇置换和偶置换的乘积是奇置换,偶置换和奇置换的乘积是奇置换。于是可以定义置换的正负号(sign):

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在这个定义下,