Задання групи — в математиці спосіб визначення групи за допомогою множини породжувальних елементів S, таких що кожен елемент групи може бути записаний через добуток цих елементів, і множини співвідношень породжувальних елементів R. Як правило, таке задання позначається так:
Задання групи є дуже компактним і зручним способом визначення групи, проте із задання групи часто важко встановити навіть найпростіші властивості групи, зокрема чи є група скінченною, комутативною, тривіальною і т. д. Особливо часто задання груп використовується в комбінаторній і геометричній теорії груп, а також топології.
Формальне визначення
Нехай T — деяка множина, а <S> — вільна група над цією множиною. Нехай тепер R — деяка множина слів над S тобто деяка підмножина <S>. Позначимо через N нормальне замикання множини R, тобто мінімальну нормальну підгрупу групи <S>, що містить всі елементи R. Визначимо тепер факторгрупу:
Елементи множини S називаються породжувальними (генерувальними) елементами, а елементи R співвідношеннями. Якщо деяка група ізоморфна до побудованої вище групи то кажуть, що ця група має задання Якщо — деякий елемент множини співвідношень то часто пишуть r=1. Також використовується вираз x=y де і
Властивості
- Для кожної групи існує задання
- Справді нехай G деяка група. Позначимо через <G> вільну групу над множиною елементів G. Тоді згідно з властивостями вільної групи одиничне відображення з G в G єдиним чином продовжується до гомоморфізму з <G> в G. Позначимо тепер R множину елементів <G>, що входять до ядра цього гомоморфізму. Тоді <G|R> є одним із способів задання групи. Зрозуміло, що це задання є дуже надлишковим.
- Теорема Діка. Якщо , а (тобто множини породжувальних елементів у двох груп однакові і множина співвідношень групи H містить всі співвідношення групи G і, можливо ще й інші) тоді H ізоморфна деякій факторгрупі <G>.
- Справді якщо N нормальне замикання R, а N' нормальне замикання , тоді Тоді згідно з теоремою про ізоморфізм маємо що й доводить твердження.
Приклади
В поданій нижче таблиці показані деякі задання груп. Для усіх груп вибрані найпростіші задання.
Група | Задання групи | Коментарі |
---|---|---|
Вільна група на множині S | Група вільна бо немає співвідношень. | |
Cn, циклічна група порядку n | ||
D2n, діедрична група порядку 2n | r- поворот, f - симетричне відображення | |
D∞, безмежна діедрична група | ||
Dicn, діциклічна група | ||
Z × Z | ||
Zm × Zn | ||
Вільна абелева група S | де R множина всіх комутаторів елементів S | |
Симетрична група, Sn | породжувальні елементи: співвідношення:
|
Тут перестановка, що міняє місцями i -ий елемент з i+1 -им. |
the braid group, Bn | породжувальні елементи: співвідношення:
|
|
Тетраедрична група, T ≅ A4 | ||
Октаедрична група, O ≅ S4 | ||
Ікосаедрична група, I ≅ A5 | ||
Група кватерніонів, Q | ||
PSL2(Z) є вільним добутком циклічних груп Z2 і Z3 | ||
Група Гейзенберга | ||
Група Баумслага — Солітера, B(m,n) | ||
Група Тітса |
Скінченнопороджені і скінченнозадані групи
- Якщо для деякої групи існує задання зі скінченною множиною породжувальних елементів, то така група називається скінченнопородженою.
- Якщо для деякої групи існує задання зі скінченною множиною породжувальних елементів і скінченною множиною співвідношень, то така група називається скінченнозаданою.
Див. також
Джерела
- Coxeter, H. S. M. and Moser, W. O. J. (1980). Generators and Relations for Discrete Groups. New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-09212-9.
- Johnson, D. L. (1990). Presentations of Groups. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-37824-9
- Курош А. Г. Теория групп. — 3-е изд. — Москва : Наука, 1967. — 648 с. — ISBN 5-8114-0616-9.(рос.)
- Джозеф Ротман[en]. An Introduction to the Theory of Groups. — 4th. — Springer (Graduate Texts in Mathematics), 1994. — 532 с. — ISBN 978-0387942858.(англ.)