logo search
КУРС АЛГЕБРА И ГЕОМЕТРИЯ / ЛЕКЦИИ АиГ / ЛЕКЦИЯ 5

2.7 Симметрическая группа

Пусть X – конечное множество из n элементов, т.е. . Поскольку мы договорились не говорить, что из себя представляют элементы множества X, то пусть.

Рассмотрим биективное отображение множества X в X. Обозначим– множество всех биективных отображений X в X.

Покажем, что – группа. Она называется симметрической группой или группой перестановок.

Определение. Биективное отображение  конечного множества Х в Х называется перестановкой (подстановкой).

Чтобы задать перестановку  необходимо:

Обычно перестановка  изображается в виде следующей таблицы

, (2.25)

состоящей из области определения перестановки (прообразов) – верхняя строка, и области значений (образов)перестановки – нижняя строка, или

, (2.26)

где – переставленные соответствующим образом символы. Еслиn – фиксировано, то часто в записи перестановки используется только последняя строка, которая однозначно определяет перестановку.

Пример. Для обозначения перестановок используются символы ,,,... . Пусть , тогда перестановкупредставим в виде:

.

Замечание. Сама перестановка  не зависит от того, в какой последовательности выписаны пары, т.е.

.

Определение. Две подстановки называются равными, если их области определения совпадают, и каждый элемент их общей области определения они переводят в один и тот же элемент области значений.

Определение. Перестановка e называется единичной, если под действием ее все элементы множества  переходят сами в себя.

.

Операции на перестановках. На множестве всех перестановок можно задать операцию, называемую умножением такую, что. Эту операцию определим в соответствии с общим правилом композиции отображений:

Пример. Пусть

, тогда

Вывод: т.е. операция умножения перестановок не коммутативна.

Замечание. Ассоциативность операции умножения перестановок выполняется – это означает, что если .

Определение. Перестановка называется обратной к перестановке, если .

Определим алгоритм получения обратной перестановки.

. (2.27)

Таким образом, для получения обратной перестановки достаточно заменить местами области определения и области значения, т.е. поменять строки в перестановке.

Пример. Найдем перестановку – обратную к перестановке:

.

Очевидно, что в данном случае , следовательно, обратная перестановка получена правильно.

Порядок группы Sn. Пусть . Перестановкой– первый элемент можно перевести в любой другой элемент и для этого существует ровно n различных возможностей. Но, зафиксировав, второй элемент перестановкоймы можем перевести в любой изn–1 оставшихся. Общее число выборов иравно , для –, а дляостается только один свободный элемент, следовательно, количество различных перестановок, а, следовательно, и количество элементов в группе, равно.