陪集与商群

陪集

定义(左陪集):

  • $$(G, \cdot)$$ 为群,$$H \le G, a\in G$$,我们用符号aH 来表示如下 G 的子集:$$aH = {ah | h \in H}$$。并且称这样的子集为子群 H 的左陪集。

定义(左陪集关系):

  • 设群 $$(H, \cdot)$$ 为群 $$(G, \cdot)$$ 的子群,我们确定 G 上的一个关系:$$a, b \in G, a \equiv b \Leftrightarrow a^{-1} \cdot b \in H$$,这个关系称作 G 上关于 H 的左陪集关系。

定理:

  • 设群 $$(H, \cdot)$$ 为群 $$(G, \cdot)$$ 的子群,则 G 上关于 H 的左陪集关系是一个等价关系。

定义(等价类):

  • 群 $$(G, \cdot)$$ 的子群 $$(H, \cdot)$$ 所确定的左陪集关系对 G 划分等价类,我们将下面的等价类叫做以 a 为代表元的等价类
  • $$[a] = {x | x \in G \and a \equiv x}$$

定理:

  • 设群 $$(H, \cdot)$$ 为群 $$(G, \cdot)$$ 的子群,则有 $$[a] = aH$$

定理:

  • 设群 $$(H, \cdot)$$ 为群 $$(G, \cdot)$$ 的子群,$$a, b \in G$$,则:
    1. $$aH = bH \Leftrightarrow b^{-1} \cdot a \in H$$,特别地,$$aH = H \Leftrightarrow a \in H$$
    2. 如果 $$aH \cap bH \not= \varnothing$$,那么 $$aH = bH$$
    3. 对 $$\forall a \in G, |aH| = |H|$$

定理(拉格朗日定理):

  • 设 $$(H, \cdot)$$ 为有限群 $$(G, \cdot)$$ 的子群,则 $$|H|$$ 为 $$|G|$$ 的因子。

商群

定义(商集):

  • 设群 $$(G, \cdot)$$ 有一个子群 $$(H, \cdot)$$,则 H 在 G 中两两不相交左陪集组成的集合 $${aH | a \in G}$$ 叫做 H 在 G 中的商集,记作 $$G / H$$;
  • $$G / H$$ 中两两不相交的左陪集的个数叫做 H 在 G 中的指标,记为 $$[G:H]$$

定义(商群):

  • 设群 $$(G, \cdot)$$ 有一个正规子群 $$(N, \cdot)$$,$$T = G / N$$ 是 N 在 G 中的商集,
  • 在商集 T 上定义二元运算 $$\odot$$:$$\forall a,b \in G, aN, bN \in T \Rightarrow aN \odot bN = (a \cdot b)N$$,则 $$(T, \odot)$$ 构成群,称这个群为商群。在不致混淆的情况下,我们将子群与商群中的运算都记作 $$\cdot$$