阶
例子
例子 :包含三个物件的所有置换之对称群S 3 会有下面的乘法表。
这个群有六个元素,所以ord(S 3 ) = 6。以定义可知,单位元素 e 的阶为1。 s 、 t 和 w 的平方都为 e ,所以这些群元素的阶都为2。剩下的, u 和 v 的阶为3,因为 u = v 且 u = vu = e ,而 v = u 且 v = uv = e 。
阶和结构
由一个群或其内之元素的阶可以大致知道群的结构。简略地说,阶的因式分解越复杂,这个群就会越复杂。
若群 G 的阶为1,则这个群称为平凡群。给定一元素 a ,则ord( a ) = 1当且仅当 a 为其单位元素。若 G 内的每一个(非单位)元素和其逆元素相同(故 a = e ),则ord( a ) = 2且因此 G 会是个阿贝尔群,因为 ab =( bb ) ab ( aa )= b ( ba )( ba ) a = ba 。此一叙述的相反不一定为对;例如,整数同余6之(加法)循环群 Z 6 为可换的,但数字2的阶为3(2+2+2 = 6 ≡ 0 (mod 6))。
阶两种概念之间的关系如下:若给出一个由 a 产生之子群
则
对于任一个整数 k ,会有“ a = e 当且仅当 ord( a )整除 k ”之关系。
一般来说, G 的每个子群之阶都会整除 G 的阶。更精确地来说:若 H 是 G 的一个子群,则
,其中[ G : H ]是于 G 内的 H 之指标,为一整数。此为拉格朗日定理
上述会有一个立即的结论为,一个群的每一个元素之阶都会整除此一群的阶。例如,在上面所示之对称群中,ord(S 3 ) = 6,且其内元素的阶分别为1、2或3。
下面的部分相反对有限群为真:若 d 会整除一个群 G 的阶且 d 为一个质数,则存在一个内 G 内为 d 阶的元素(这有时被称为柯西定理)。此一叙述在其阶为合数时并不成立,如克莱因四元群中即不存在一个4阶的元素。这可以用数学归纳法来证明[1]。这个定理的结论包括:一个群 G 的阶为一个质数 p 的次方当且仅当对每个在 G 内的 a ,ord( a )都是 p 的某个次方[2]。
若 a 有无限阶,则 a 的所有次方也都会有无限阶。若 a 有有限阶,则对于 a 的次方的阶会有下列的公式:
特别地是, a 和其逆元素 a 会有相同的阶。
并不存在一个将 a 和 b 的阶关连到其乘积 ab 的阶之一般公式。 a 和 b 都有着有限阶而 ab 则有着无限阶的情形还是有可能的。若 ab = ba ,则至少可知ord( ab )会整除lcm(ord( a ),ord( b ))。其结论可证明在一个有限阿贝尔群中,若 m 为所有群元素的阶之中的最大值,则每一个元素的阶都会整除 m 。
用元素的阶来计数
若 G 是一个有 n 阶的有限群,且 d 是 n 的因数,则 G 内有 d 阶的元素个数会为φ( d )的倍数,其中φ为欧拉函数,为不大于 d 且互质于 d 的正整数之个数。例如,在S 3 的例子中,φ(3) =2,且确实有恰好两个3阶的元素。这个定理对为2阶之元素没有什么有用的资讯,因为φ(2) = 1。
与同态的关系
群同态会缩减元素的阶:若 f : G → H 是一个同态,且 a 是 G 内一个有限阶的元素,则ord( f ( a ))会整除ord( a )。若 f 为单射的,则ord( f ( a )) = ord( a )。这通常可以被用来证明在两个给定之离散群中不存在(单射)同态。(例如,不存在一个非当然同态 h : S 3 → Z 5 ,因为每个在 Z 5 内除了0之外的元素都有着5阶,而不可以整除在S 3 内有1、2、3阶的元素。)更进一步的结论有共轭元素会有相同的阶。
类方程
一个关于阶的重要结论为类方程;其将有限群 G 的阶连结至其中心Z( G )的阶和其非当然共轭类的多寡:
其中 d i 为非当然共轭类的多寡;其为| G |大于1的纯因数,且会相等于某些 G 的非当然纯子群的指标。例如,S 3 的中心为只有单位元素 e 之当然群,而此方程则读做|S 3 | = 1+2+3。
公开的问题
一些有关群和其元素较深的问题包含在伯恩赛德问题里;有些的问题至今仍然未解。
免责声明:以上内容版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。感谢每一位辛勤著写的作者,感谢每一位的分享。
![](https://imgs1.zupu.cn/static/web/img/toplogin.png)
- 有价值
- 一般般
- 没价值
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210831/5f77025c-05aa-4528-8ff4-390397a5720d.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210831/fc60bb85-0172-4554-b1b5-84e226beefd2.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210831/77b1b221-2263-4a50-a438-3fe70c458147.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210901/bf46d3b7-c6b5-4a58-ae45-919cadfc8f58.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210903/71ed74ca-9551-4d33-913e-aed4f1956e48.jpg)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210901/bf46d3b7-c6b5-4a58-ae45-919cadfc8f58.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210901/106cf47a-2bf9-43b3-8b6f-76bb2958edd9.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210903/71ed74ca-9551-4d33-913e-aed4f1956e48.jpg)
24小时热门
推荐阅读
关于我们
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210901/fc6ee093-f219-47fc-90da-21bd9721b53d.jpg)
APP下载
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20210901/ea3c7971-1e11-4045-b81c-880d962d4986.png)
![](https://imgs0.zupu.cn/photos/common/20201105/f86bb195-6306-4041-b306-d17003e00182.png)
{{item.time}} {{item.replyListShow ? '收起' : '展开'}}评论 {{curReplyId == item.id ? '取消回复' : '回复'}}