四阶群指的是,集合G只有四个元素{1,p,q,r},这四个元素在某种合成法则下构成一个封闭的群。四阶群按照同构类来分类,那么就只存两类:Klein四元群和四阶循环群。本文,从最初情形,对四阶群进行分类。
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有四阶元素
1、假设G里面存在四阶元素p,那么,H={1,p,p^2,p^3}就是一个四阶循环群。此时此刻,G只能等于H。乘法表如下图所示。
2、H={0,1,2,3}在合成法则f(x,y)=(x+y)%4作用下构成一个四阶群。只不过此时的单位元是0,上面G中的单位元 1可以认为是p^0,对应着H中的1*0,G中的p对应着H中的1*1,G中的p^2对应着H中的1*2,G中的p^3对应着H中的1*3。G和H是同构的。
3、如果p=(1234),表示一个轮换。p作用于{a,b,c,d},得到{b,c,d,a}。这个p的阶数是4:p^2作用于{a荑樊综鲶,b,c,d},得到{c,d,a,b};p^3作用于{a,b,c,d},得到{d,a,b,c};p^4作用于{a,b,c,d},得到{a,b,c,d};所以1=p^4,表示不变。这样,K={1,p,p^2,p^3}构成一个群,合成法则是轮换的嵌套。
没有四阶元素
1、G={1,p,q,r}没有四阶元素,那么p,q,r都只能是二阶元素,也就是说,p^2=q^2=r^2=1,且p,q,r互不相等。这一点在复数乘法范围内是何其荒谬,但在群论领域真实存在,只不过这个1不是数字1,而是群的单位元。比如,H={1,3,5,7}在合成法则f(x,y)=(x*y)%8作用下,构成一个封闭的群。我们把这类群称为Klein四元群,其乘法表如图:
2、令p=(12)(34)表示一个置换,p作用于{a,b,c,d},得到{b,a,d,c};q=(13)(24),r=(14)(23),那么,{1,p,q,r}构成一个群,合成法则是置换的嵌套。