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。
工具/原料
电脑
Mathematica
基本结构
1、三阶置换群S3是由两稍僚敉视个元素生成的: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}。
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。
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。
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。
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。
4、这样,我们可以把所有侍厚治越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, y烤恤鹇灭y}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}。
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}| +|{旌忭檀挢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。
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}。
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。
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。