群论中,共轭是一个核心概念。
1、 设a、x为群G中的元素,y是x的逆元,则xay称为a在x下的共轭元。
2、 例如,在三阶置换群S?中:
3、 单位元为 I = (1,2,3),表示不进行任何置换操作。
4、 将三元组 a 的前两个元素进行交换。
5、 将向量x=(2,3,1)进行轮换操作,首元素移至末尾。
6、 x的逆元为y,其中x等于(3,1,2)。
7、 关于x的共轭运算,即xay等于xa作用于(3,1,2),再由x作用得(1,3,2),最终结果为(3,2,1)。
8、 由于ax等于(3,2,1),因此a关于x的共轭可表示为xay=ax。
9、 对于群G中的每个元素a,其所有共轭元素构成的集合称为a的共轭类。
10、 例如,在S3中,可逐一计算出a=(2,1,3)的共轭类。
11、 其中,a的逆元为a,x的逆元为xx,ax的逆元为ax,xa的逆元为xa。
12、 a关于I的共轭即为a自身。
13、 a关于x的共轭运算结果为xax??,等于ax。
14、 a关于xx的共轭等于xxax,即xxax=xa。
15、 a对ax的共轭等于axa逆等于x,即axa??=x。
16、 a关于x的共轭运算满足a*x*a=x,即三次作用后等于x。
17、 因此,a在S3中的共轭类为{a, ax, xa}。
18、 共轭对称
19、 对于群G中的元素a,若存在G中某个元素x,使得a在x下的共轭仍为a,则称x为a的共轭不变元。
20、 例如,集合 S3 包含元素 (1,2,3)、(2,1,3)、(2,3,1)、(3,1,2)、(3,2,1) 和 (1,3,2),可简记为 {I, a, x, xx, ax, xa},其中每个符号代表一种特定的排列方式。
21、 若a关于I的共轭等于a,则称I为a的共轭不变元。
22、 群G中与a满足共轭不变的所有元素构成的集合称为a的中心化子。
23、 例如,集合 S3 可表示为所有 (1,2,3) 的排列组合,即 {(1,2,3), (2,1,3), (2,3,1), (3,1,2), (3,2,1), (1,3,2)},也可用符号记作 {I, a, x, xx, ax, xa}。
24、 a的中心化子为仅含I与a的集合。
25、 由于IaI等于a,且aaa也等于a。
26、 中心化子与共轭类密切相关,体现群作用下的稳定性质。
27、 若群G含n个元素,a的共轭类包含m个元素。
28、 因此,a的中心化子包含n/m个元素。
29、 需注意m能被n整除,这一点十分关键。
30、 例如,在集合 S3 = {(1,2,3), (2,1,3), (2,3,1), (3,1,2), (3,2,1), (1,3,2)} 中,可将其表示为 {I, a, x, xx, ax, xa}。
31、 S3含六个元素,a的共轭类含三个元素,其中心化子包含两个元素。
32、 因此,6等于2乘以3。
