Grup selang-seling

grup dari permutasi genap dari himpunan hingga
Revisi sejak 20 Januari 2021 16.26 oleh Dedhert.Jr (bicara | kontrib) (Ada beberapa kata/kalimat yang salah diterjemahkan sehingga harus diperbaiki)

Dalam matematika, grup selang-seling adalah grup dari permutasi genap dari himpunan hingga. Grup bergantian pada satu set elemen n disebut grup selang-seling derajat n, atau grup seling pada huruf n dan dilambangkan dengan An or Alt(n).

Sifat dasar

Untuk n > 1, grup An adalah subgrup komutator dari grup simetris Sn dengan indeks 2 dan karena itu memiliki n!/2 elemen. Ini adalah kernel dari tanda tangan homomorfisme grup sgn : Sn → {1, −1} dijelaskan di bawah grup simetris.

Grup An adalah abelian jika dan hanya jika n ≤ 3 dan sederhana jika dan hanya jika n = 3 or n ≥ 5. A5 adalah non-abelian grup sederhana terkecil, memiliki urutan 60, dan non grup solvabel terkecil.

Grup A 4 memiliki Klein four-group V sebagai subgrup normal yang tepat, yaitu identitas dan transposisi ganda { (), (12)(34), (13)(24), (14)(23) }, itulah kernel dari perkiraan A 4 ke A3 = C3. Kami memiliki urutan persis V → A4 → A3 = C3. Dalam Teori Galois, peta ini, atau lebih tepatnya peta yang sesuai S4 → S3, sesuai dengan mengasosiasikan Penyelesai Lagrange kubik ke kuartik, yang memungkinkan polinomial kuartik untuk diselesaikan dengan radikal, seperti yang ditetapkan oleh Lodovico Ferrari.

Kelas konjugasi

Seperti dalam grup simetris, dua elemen An yang dikonjugasikan oleh elemen An harus memiliki bentuk siklus yang sama. Kebalikannya belum tentu benar. Jika bentuk siklus hanya terdiri dari siklus dengan panjang ganjil tanpa ada dua siklus yang panjangnya sama, dimana siklus dengan panjang satu dimasukkan ke dalam tipe siklus, maka tepat ada dua kelas konjugasi untuk bentuk siklus ini (Scott 1987, §11.1, p299).

Contoh:

  • Kedua permutasi (123) dan (132) tidak terkonjugasi dalam A3, meskipun mereka memiliki bentuk siklus yang sama, dan oleh karena itu berkonjugasi S3.
  • Permutasi (123) (45678) tidak terkonjugasi dengan kebalikannya (132) (48765) pada A 8 , meskipun kedua permutasi tersebut memiliki bentuk siklus yang sama, sehingga keduanya berkonjugasi dalam S8.

Hubungan dengan gruo simetris

Lihat Grup simetris.

Generator dan relasi

An dihasilkan oleh 3-siklus, karena 3-siklus dapat diperoleh dengan menggabungkan pasangan transposisi. Genset ini sering digunakan untuk membuktikan bahwa A n sederhana n ≥ 5.

Grup automorfisme

     
     
     
     
     

Untuk n > 3, kecuali untuk n = 6, grup automorfisme dari A n adalah grup simetris S n , dengan grup automorfisme dalam A n dan grup automorfisme luar Z 2 ; automorfisme luar berasal dari konjugasi oleh permutasi ganjil.

Untuk n = 1 dan 2, kelompok automorfisme itu trivial. Untuk n = 3 grup automorfisme adalah Z 2 , dengan grup automorfisme dalam sepele dan grup automorfisme luar Z 2 .

Kelompok automorfisme luar A 6 adalah grup empat Klein V = Z2 × Z2, dan terkait dengan automorfisme luar S 6 . Automorfisme luar ekstra di A 6 menukar 3-siklus (seperti (123)) dengan elemen bentuk 32 (seperti (123) (456)).

Isomorfisme istimewa

Ada beberapa isomorfisme istimewa antara beberapa grup kecil bergantian dan grup tipe Lie kecil, khususnya grup linear khusus proyektif. Ini adalah:

  • A4 isomorfik untuk PSL2(3)[1] and grup simetri dari simetri tetrahedrai kiral
  • A5 isomorfik untuk PSL2(4), PSL2(5), dan kelompok simetri kiral simetri ikosahedral. (Lihat[1] untuk isomorfisme tidak langsung dari PSL2(F5) → A5 menggunakan klasifikasi grup sederhana berorde 60, dan di sini untuk bukti langsung).
  • A6 isomorfik untuk PSL2(9) dan PSp4(2)'.
  • A8 isomorfik untuk PSL4(2).

Lebih jelasnya, A 3 isomorfik bagi grup siklik Z 3 , dan A 0 , A 1 , dan A 2 isomorfik ke grup trivial (yang juga SL1(q) = PSL1(q) untuk q).

Contoh S4 dan A4

 
Tabel Cayley dari grup simetris S4

permutasi ganjil diberi warna:
Transposisi ​​dalam warna hijau dan 4-siklus dalam warna oranye
   
 
Tabel Cayley dari grup bergantian A4
Elemen: Permutasi genap (identitas, delapan 3-siklus dan tiga double- transposisi ​​(transposisi ganda dicetak tebal))

Subgroups:
 
       
Grafik siklus
 
A3 = Z3 (urutan 3)
 
A4 (order 12)
 
A4 × Z2 (urutan 24)
 
S3 = Dih3 (urutan 6)
 
S4 (urutan 24)
 
A4 di S4 di kiri

Contoh A5 sebagai subgrup rotasi 3-ruang

 
 
   bola - jari-jari π -ruang homogen utama dari SO(3)
  icosidodecahedron - jari-jari π - kelas konjugasi 2-2-cycles
  icosahedron - jari jari 4π/5 - setengah dari membagi kelas konjugasi 5-siklus
  dodecahedron - jari-jari 2π/3 - kelas konjugasi 3-siklus
  icosahedron - jari jari 2π/5 - setengah detik dari pembagian 5-siklus
 
Senyawa lima tetrahedra.   bekerja pada dodecahedron dengan mengubah 5 tetrahedra yang tertulis. Bahkan permutasi tetrahedra ini adalah persis rotasi simetris dodecahedron dan mencirikan   korespondensi.

  adalah grup isometri dodecahedron dalam 3 ruang, jadi ada representasi  

Dalam gambar ini simpul polihedra mewakili elemen grup, dengan pusat bola mewakili elemen identitas. Setiap simpul mewakili rotasi pada sumbu yang menunjuk dari pusat ke simpul itu, dengan sudut yang sama dengan jarak dari titik asal, dalam radian. Simpul dalam polihedron yang sama berada dalam kelas konjugasi yang sama. Karena persamaan kelas konjugasi untuk   adalah 1 + 12 + 12 + 15 + 20 = 60, kita mendapatkan empat polihedra (nontrivial) berbeda.

Simpul dari setiap polihedron berada dalam korespondensi bijektiva dengan elemen kelas konjugasinya, dengan pengecualian kelas konjugasi (2,2)-siklik, yang diwakili oleh sebuah icosidodecahedron di permukaan luar, dengan simpul antipodal yang diidentifikasi satu sama lain. Alasan redundansi ini adalah bahwa rotasi terkait oleh   radian, sehingga dapat diwakili oleh vektor dengan panjang   di salah satu dari dua arah. Jadi kelas dari (2,2)-siklik mengandung 15 elemen, sedangkan icosidodecahedron memiliki 30 simpul.

Dua kelas konjugasi dari dua belas 5-siklus dalam   diwakili oleh dua icosahedra, dari jari-jari   dan  , masing-masing. Automorfisme luar nontrivial pada   mempertukarkan kedua kelas ini dan ikosahedra yang sesuai.

Catatan

  1. ^ a b Robinson (1996), p. 78

Referensi

Pranala luar