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对称群


n 阶对称群 S_n 是所有 排列n 个符号上的S_n 因此是一个 置换群,其n!,并且包含每个 n 作为子群

n 阶对称群在 Wolfram 语言中表示为SymmetricGroup[n]。它的循环指标可以使用 Wolfram 语言生成,方法如下CycleIndexPolynomial[SymmetricGroup[n], {x1, ..., xn}].

S_n共轭类的数量由 P(n) 给出,其中 Pn划分函数 P。对称群是 传递群 (Holton 和 Sheehan 1993, p. 27)。

对于任何 有限群 G凯莱群定理 证明 G 同构于对称群的子群

SymmetricGroupTable

上面说明了 S_4 的乘法表。

(ab...)(c...) 是给定排列的常用排列轮换记号。那么下表给出了 S_3乘法表,它有 3!=6 个元素。

S_3(1)(2)(3)(1)(23)(3)(12)(123)(132)(2)(13)
(1)(2)(3)(1)(2)(3)(1)(23)(3)(12)(123)(132)(2)(13)
(1)(23)(1)(23)(1)(2)(3)(132)(2)(13)(3)(12)(123)
(3)(12)(3)(12)(123)(1)(2)(3)(1)(23)(2)(13)(132)
(123)(123)(3)(12)(2)(13)(132)(1)(2)(3)(1)(23)
(132)(132)(2)(13)(1)(23)(1)(2)(3)(123)(3)(12)
(2)(13)(2)(13)(132)(123)(3)(12)(1)(23)(1)(2)(3)

通过使用三个整数的序列来表示给定的排列以及应用排列后的数字顺序,这可能会更容易理解。例如,考虑序列 {2,1,3},并对其应用将序列项按 {2,1,3} 的顺序排列的排列。用 Wolfram 语言的符号表示,这得到 {2,1,3}[[{2,1,3}]]={1,2,3},这是单位排列,如下表所示。

S_3123132213231312321
123123132213231312321
132132123312321213231
213213231123132321312
231231213321312123132
312312321132123231213
321321312231213132123

对称群 S_p循环指标(在变量 x_i, ..., x_p 中)由下式给出

 Z(S_p)=1/(p!)sum_((j))(p!)/(product_(k=1)^(p)k^(j_k)j_k!)a_1^(j_1)a_2^(j_2)...a_p^(j_p),
(1)

(Harary 1994, p. 184),其中总和在解向量 j=(j_1,...,j_d) 的集合上运行,条件为

 1j_1+2j_2+...+dj_d=d.
(2)

前几个 p循环指标

Z(S_1)=x_1
(3)
Z(S_2)=1/2x_1^2+1/2x_2
(4)
Z(S_3)=1/6x_1^3+1/2x_2x_1+1/3x_3
(5)
Z(S_4)=1/(24)x_1^4+1/4x_2x_1^2+1/3x_3x_1+1/8x_2^2+1/4x_4
(6)
Z(S_5)=1/(120)x_1^5+1/(12)x_2x_1^3+1/6x_3x_1^2+1/8x_2^2x_1+1/4x_4x_1+1/6x_2x_3+1/5x_5.
(7)

内托猜想指出,当 n->infty 时,对称群的两个元素 P_1P_2 生成整个群的概率趋于 3/4。这已被 Dixon (1969) 证明。对于 n=1, 2, ...,两个元素生成 S_n 的概率为 1, 3/4, 1/2, 3/8, 19/40, 53/120, 103/168, ... (OEIS A040173A040174)。找到序列项的通用公式是群论中一个著名的未解决问题


另请参阅

交错群, 凯莱群定理, 共轭类, Erdős-Turán 定理, 有限群, 约当对称群定理, Landau 函数, 内托猜想, 划分函数 P, 置换群, 单群 在 MathWorld 课堂中探索此主题

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参考文献

Dixon, J. D. "生成对称群的概率。" Math. Z. 110, 199-205, 1969.Harary, F. 图论。 Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 181 和 184, 1994.Holton, D. A. 和 Sheehan, J. 彼得森图。 Cambridge, England: Cambridge University Press, 1993.Huang, J.-S. "对称群。" Ch. 3 in 表示论讲义。 Singapore: World Scientific, pp. 15-25, 1999.Lomont, J. S. "对称群。" Ch. 7 in 有限群的应用。 New York: Dover, pp. 258-273, 1987.Skiena, S. 实现离散数学:Mathematica 的组合数学和图论。 Reading, MA: Addison-Wesley, p. 17, 1990.Sloane, N. J. A. "整数序列在线百科全书" 中的序列 A040173A040174Trott, M. Graphica 1:Mathematica 图形世界。虚幻变为现实:Michael Trott 的图像。 Champaign, IL: Wolfram Media, pp. 57 和 87, 1999.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

对称群

请引用为

Weisstein, Eric W. “对称群。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SymmetricGroup.html

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