怎么理解共轭类、中心化子、类方程

 时间:2024-10-18 14:27:32

抽象代数的入门课程,就像是一场思维训练,计算量不大,但是内部逻辑却不太容易搞明白。本文,借助3阶置换群,来介绍一下共轭类的相关概念。

怎么理解共轭类、中心化子、类方程

工具/原料

电脑

Mathematica

基本结构

1、三阶置换群S3是由两个元素生成的:x:对换第一个元素和第二个元素;y:轮换,第二个元素跑到第一个位置,第三个元素跑到第二个位置,第一个元素跑到第三个位置;如果原来是{a,b,c}的话,那么执行x操作,就变成了{b,a,c};执行y操作,就变成了{b,c,a}。

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2、x操作是二阶的,因为x·x=1,表示恒等变换;y操作是三阶的,因为y·y·y=1。实际上,S3只有6个元素,而且都是用x和y的组合操作实现的。

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共轭操作

1、设u和v是S3里面的元素,u的逆元素是w,那么v'=uvw就表示v的一个共轭。比如,yy关于yx的共轭是y。

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2、如果v遍历S3所有的元素,固定u为xy,那么所有关于u的共轭,就是S3的一个置换:xy·{1,x,y,yy,xy,yx}·xy注意,xy的逆元素是xy。

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3、如果u遍历S3的所有元素,那么v的所有共轭,组成一个共轭类。

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4、这样,我们可以把所有元素的共轭类写出来:x的共轭类包括{x,xy,yx}y的共轭类包括{y,yy}yy的共轭类包括{y,yy}xy的共轭类包括{x,xy,yx}yx的共轭类包括{x,xy,yx}单位元的共轭类是{1}。

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5、可以发现,共轭类只有三类:{1}、{y,yy}、{x,xy,yx}。这是S3的一种分类方法。类方程是指:|S3|=|{1}|+|{y,yy}|+|{x,xy,yx}|6=1+2+3不同的共轭类的元素数目之和,就是S3的元素数目。

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6、如果v关于u的共轭v'等于v,就说u属于v的中心化子。比如,x的中心化子是{1,x}、y的中心化子是{1,y,yy}、yy的中心化子是{1,y,yy}、xy的中心化子是{1,xy}、yx的中心化子是{1,yx}。

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7、注意,x的中心化子是{1,x},x的共轭类是{x,xy,yx},那么:|S3|=|{1,x}|·|{x,xy,yx}|6=2*3其它元素都有类似公式。

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8、单位元1的中心化子是S3的所有元素,它的共轭类是{1}。这样,6=6*1也是符合公式的。

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