偶置換
偶置換
偶置換是置換的一個子類,長度為2的輪換稱為對換,每個置換都可以表示成對換的乘積。一個可以表示成偶數個對換的乘積稱為偶置換。
當把置換寫成對換的乘積時,不要求(也不能要求)這些對換沒有公共的點,也不能保證表示的唯一性;甚至不能保證乘積中出現的對換的個數的唯一性。但是我們可以證明,當把一個置換 g 表示成對換的乘積,所需要的對換的個數的奇偶是被 g 完全確定的。一個可以表示成偶數個對換的乘積稱為偶置換(even permutation),否則稱為奇置換(odd permutation)。
兩個偶置換的乘積,兩個奇置換的乘積都是偶置換。
一個偶置換和一個奇置換乘起來是奇置換。
若,則在Ω 的全體置換中,有個偶置換,有奇置換。
全體偶置換在置換的乘法下成為一個群,稱為Ω 上的交錯群(alternating group),記作 。是的正規子群。若, 或 S來表示 n 元集合上的對稱群。同樣用 ,或 A來表示 n 元集合上的交錯群。交錯群在有限群理論中具有重要地位。當 時,A是單群。
[permutation group]
置換群是由置換組成的群。一個有限集合到自身的雙射稱為置換(permutation)。設 Ω 為有限集合,其元素按慣例稱為點。若α 為Ω 中一點,g 為Ω 一個置換,通常把α 在 g 下的像記作 。設,則 Ω 的置換可表成
的形狀,這裡把每個點的像寫在點的下方。
例如,,
就表示這樣一個置換,它把 1 映成 2,把 2 映成 3,把 3 映成 1,把 4 和 5 互換。此時我們也把 g 寫作 的形狀。
一般地, 上的任何置換都可以寫成
的形狀,這裡,,都是Ω 的點,而且Ω 的每個點在右端恰好出現一次。上面的寫法表示,g 把 映成,把 映成,...,又把 映成 。同樣,g 把映成 ,把映成,..., 又把映成,等等。此處的 都稱為輪換 (cycle),s,t,...,u 稱為它們的長度(length)。這種表示稱為置換的輪換分解(cycle decomposition)。在此分解中出現的各輪換的長度之和為Ω 的長度 n。按照上面的方法,(123)(45) 也可寫成(231)(54),或(312)(45),或(45)(231)等。這就是說,在輪換的分解中,各輪換的次序可以改變,同時輪換 也可用 代替。我們還規定,在用輪換分解來表示置換時,長度為 1 的輪換可以省略。
若Ω 有 n 個點,則Ω 點置換共有 n!個。設 g,h 為兩個置換,它們作為映射可用相乘,把乘積記住 gh,點α 在 gh 下的像為 。Ω 的全體置換在上述乘法下成為一個群,它稱為Ω 上的對稱群(symmetric group),通常記住 Sym(Ω)。Sym(Ω)的任意子群稱為Ω 上的置換群。
長度為 2 度輪換稱為對換(transposition)。任何一個長度 2 的輪換可以寫成對換可以寫成對換的乘積。實際上, ,有
。
進而每個置換都可以寫成對換的乘積。