Реализация абстрактной группы как группы преобразований.Рефераты >> Математика >> Реализация абстрактной группы как группы преобразований.
Существует несколько способов связать с данной абстрактной группой некоторую группу преобразований. В дальнейшем, если не оговорено противное, знак алгебраической операции в абстрактной группе будет опускаться.
Пусть некоторая подгруппа.
А) Для каждого определим отображение (левый сдвиг на элемент h) формулой .
Теорема 1
1.
2. Множество L(H,G)= является группой преобразований множества G.
3. Соответствие: является изоморфизмом групп H и L(H,G).
Доказательство.
1. Надо проверить, что отображение взаимно однозначно для всякого . Если , то по закону сокращения. Значит инъективно. Если любой элемент, то и так что к тому же и сюръективно.
2. Обозначим через · операцию композиции в группе Sym(G) взаимно однозначных отображений . Надо проверить, что и . Пусть любой элемент. Имеем: ; и значит, .
3. Пусть . Надо проверить, что l взаимно однозначно и сохраняет операцию. По построению l сюръективно. Инъективность вытекает из закона правого сокращения: . Сохранение операции фактически уже было установлено выше: .
Следствие.
Любая абстрактная группа изоморфна группе преобразований некоторого множества (Достаточно взять G=H и рассмотреть левые сдвиги).
Для случая конечных групп получается теорема Кэли:
Любая группа из n элементов изоморфна подгруппе группы подстановок степени n.
B) Для каждого определим отображение (правый сдвиг на элемент h) формулой .
Теорема B.
1. .
2. Множество является группой преобразований множества G.
3. Соответствие является изоморфизмом групп H и R(H,G).
Доказательство теоремы B вполне аналогично доказательству теоремы A. Отметим только, что . Именно поэтому в пункте 3 теоремы В появляется не , а .
С) Для каждого определим (сопряжение или трансформация элементом h ) формулой .
Теорема С.
1. Каждое отображение является изоморфизмом группы G с собой (автоморфизмом группы G).
2. Множество является группой преобразований множества G.
3. Отображение сюръективно и сохраняет операцию.
Доказательство.
1. Поскольку , отображение взаимно однозначно как композиция двух отображений такого типа. Имеем: и потому сохраняет операцию.
2. Надо проверить, что и . Оба равенства проверяются без труда.
3. Сюръективность отображения имеет место по определению. Сохранение операции уже было проверено в пункте 2.
Замечание об инъективности отображения q.
В общем случае отображение q не является инъективным. Например, если группа H коммутативна, все преобразования будут тождественными и группа тривиальна. Равенство означает, что или (1) В связи с этим удобно ввести следующее определение: множество называется централизатором подгруппы . Легко проверить, что централизатор является подгруппой H. Равенство (1) означает, что . Отсюда вытекает, что если централизатор подгруппы H в G тривиален, отображение q является изоморфизмом.
7. Смежные классы; классы сопряженных элементов.