S4 S5的子群

发布时间:2013-06-25   来源:文档文库   
字号:


S4及其子群
S4的元
已知|S4|=24S4的的元的形式为(aababcabcdabcd 其中abcd{1,2,3,4}
1阶元:因为(a=b=c=d,所以1阶元有1个,即单位元(1 2阶元:形式为(ab或(abcd,共有C42+1( C42C22=9个,即:
2(12,(34,(13,(2414(23, (12(34,(13(24,(14(23 3阶元:形式为(abc,共有C43A22=8个,即 (123,(132,(134,(143,(124,(142,(234,(243 4阶元:形式为(abcd,共有C44A33= 6,即: (1234,(1243,(1324,(1342,(1423,(1432
S4的子群
因为|S4|=24,由定理1,知S5子群的阶可能为:1,2,3,4,6,8,12,24,又因为|24|=23×3,根据sylow定理,S4必存在2阶、3阶、4阶和8阶子群,另S4平凡子群1阶子群和24阶子群,可能有6阶和12阶子群。
1阶子群:N1={1} 为一共轭类。

2阶子群:由S42阶元生成的循环群,因为S42阶元有9个,所以S42阶子群有9个,即: N2 =<(12>={112} N3=<(13>={113} N4=<(23>={123} N5=<(24>={124} N6=<(14>={114} N7=<(34>={134}
N8=<(12(34>={11234} N9=<(13(24>={11324} N10=<(14(23>={11423}

1


其中N2N7为一共轭类,N8 N10为一共轭类。

3阶子群:由S43阶元生成的循环群,因为每两个互逆的3阶元同单位元可以组成一个子群,而S43阶元有6个,所以S43阶子群有3个,且为一共轭类,即:
N11=<(123>={1123132} N12=<(134>={1134143} N13=<(124>={1124142} N14=<(234>={1234243}
4阶子群:(循环群和非循环群)
循环群:由S44阶元生成的循环群,根据生成的子群的元的情况,一个4元生成的子群里包含有一对互逆的4阶元,S44阶元有三对互逆的元,4阶循环子群有3个,且为一共轭类,即:
N15=<(1234>={1123413241432} N16=<(1324>={1132412341423} N17=<(1243>={1124314231342}
非循环群:其元都为2阶元,且两个互不相同的2阶元相乘可得另一个2阶元,满足这一条件可构成的4阶非循环群只有4个,且为2个共轭类,即: N18={112341234} N19={113241324}, N20={114231423}
N21={1123413241423}
8阶子群:此群里的元的阶只能为1阶、2阶、4阶,且由sylow 定理,8阶子群里必含有4阶子群,故可先确定8阶子群里的4个元素,其余4个元素可由已确定的元来给出,经由此算法,由全部的4阶子群只找出38阶子群,8阶子群有3个,且为一共轭类,即:
N22={112341324143213123424

2


1423}
N23={113241234142312132434 1432}
N24={112431423134214124323 1324}
24阶子群:即N25=S4
以上为S4里必存在的子群,下面讨论S4里可能存在的子群:
6阶子群:因为S4包含着S3,故S4必有同构于S3的一类6阶子群,而同构S3S46阶子群有4个,且其元为1阶、2阶和3阶,所以S46阶子群4个,且为一共轭类,即:
N26={1121323123132} N27={1122414124142} N28={1341314143134} N29={1342423234243}
12阶子群:S412阶子群,则由sylow定理,该子群里必存在2阶子群、4阶子群和3阶子群,经计算,S412阶子群只有一个,即:
N30={1123132134143124142234243123413241423}
综上,S4共有30个子群,分为10个共轭类,其中,由正规子群定义及定理6S41阶子群,N2112阶子群和24阶子群为正规子群。


§3.2 S5的元

3


已知|S5|=120S5的的元的形式为aababcabcdabcdeabcdabcde)其中abcde{1,2,3,4,5}
1阶元:因为a=b=c=d=(e,所以1阶元有1个,即单位元1 2阶元:形式为(ab或(abcd,共有C52+1( C52C32=25个,即:
212(13,(14(15(23(24(25(34(35(45,(12(34(12(35,(12(45,(13(24,(13(25,(13(45(14(23,(14(25(14(35(15(23,(15(24,(15(34,(23(45(24(35,(25(34 3 阶元 :形式为(abc,共有C53A22=20个,即:
123 (124(125(132 (134(135(142(143(145 (152 (153 (154(234(235(243(245 (253(254(345(354 4阶元:形式为(abcd,共有C54A33= 30,即:
(1234(1235(1243(1245(1253(1254(1324(1325(1342 (1345(1352(1354(1423(1425(1432(1435(1452(1453 (1523(1524(1532(1534(1542(1543(2345(2354(2435 (2453(2534(2543
5阶元:形式为(abcde,共有C5A4= 24,即:
(12345(12354(12435(12453(12534(12543 (13245(13254(13425, (13452 ,(13524(13542 (14235(14253 (14325(14352(14523(14532(15234(15243(15324(15342 (15423(15432 6阶元: 形式为(abcde,共有C52C33A22=20,即:(12(345,(12(354,(13(245,(13(254,(14(235,(14(253, (15(234(15(243,(23(145(23(154 , (24(135, (24(153(25(134,(25(143,(34(125,(34(152,(35(124,(35(142, (45(123(45(132;

5
4§3.3 S5的子群

4


因为|S5|=120,由定理1,知S5子群的阶可能为:1,2,3,4,5,6,8,10,12,15,20, 24,30,40,60,120,又因为|120|=23×3×5,根据sylow定理,S5必存在2阶、3阶、4阶、5阶和8阶子群,另S5有平凡子群1阶子群和120阶子群,可能有6阶、10阶、12阶、15阶、20阶、24阶、30阶、40阶和60阶子群。下述S5各个阶子群的情况: 1阶子群:
S5的一阶子群为平凡子群,只包含单位元(1,即
H1={(1}

2阶子群:
S52阶元生成的循环群,由于2阶子群里只有两个元,其中一个为单位元,由定理2,可知另一个元必为2阶元,因为S5共有25个二阶元,所以S5共有252阶子群,其中分为两个共轭类,第一个共轭类为: H1=<(12>={(1(12}
H2=<(13>={(1(13} H3=<(14>={(1(14} H4=<(15>={(1(15} H5=<(23>={(1(23} H6=<(24>={(1(24} H7=<(25>={(1(25} H8=<(34>={(1(34} H9=<(35>={(1(35I H10=<(45>={(1(45} 第二个共轭类为:
H11=<(12(34>={(1(12(34}
H12=<(12(35>={(1(12(35} H13=<(12(45>={(1(12(45} H14=<(13(24>={(1(13(24} H15=<(13(25>={(1(13(25}

5


H16=<(13(45>={(1(13(45} H17=<(14(23>={(1(14(23} H18=<(14(25>={(1(14(25} H19=<(14(35>={(1(14(35} H20=<(15(23>={(1(15(23} H21=<(15(24>={(1(15(24} H22=<(15(34>={(1(15(34} H23=<(23(45>={(1(23(45} H24=<(24(35>={(1(24(35} H25=<(25(34>={(1(25(34} 3阶子群:
S43阶元生成的循环群,由定理13阶子群里元的阶只可能为1阶和3阶,S51阶的元为单位元,3阶元有20个,3阶元恰好有10组互为逆元,经计算S53阶子群有10个,为一个共轭类,即: H1=<(123>={1123132} H2=<(124>={1124142} H3=<(125>={1125152} H4=<(134>={1134143} H5=<(135>={1135153} H6=<(145>={1145154} H7=<(234>={1234243} H8=<(235>={1235253} H9=<(245>={1245254} H10=<(345>={1345354}

4阶子群:(循环群和非循环群)
循环群:由S54阶元生成的循环群,根据生成的子群的元的情况,一个4元生成的子群里包含有一对互逆的4阶元,S54阶元有三对互逆的元,4
6


阶循环子群有3个,且为一共轭类,即:
H1=<(1234>={(1(1234(13(24(1432} H2=<(1243>={(1(1243(14(23(1342} H3=<(1235>={(1(1235(13(25(1532} H4=<(1253>={(1(1253(15(23(1352} H5=<(1245>={(1(1245(14(25(1542} H6=<(1254>={(1(1254(15(24(1452} H7=<(1324>={(1(1324(12(34(1423} H8=<(1325>={(1(1325(12(35(1523} H9=<(1345>={(1(1345(14(35(1543} H10=<(1354>={(1(1354(15(34(1453} H11=<(1435>={(1(1435(13(45(1534} H12=<(1524>={(1(1524(12(45(1425} H13=<(2345>={(1(2345(24(35(2543} H14=<(2354>={(1(2354(25(34(2453} H15=<(2435>={(1(2435(23(45(2534}
非循环群:其元都为2阶元,且两个互不相同的2阶元相乘可得另一个2阶元,满足这一条件可构成的4阶非循环群有20个,且为2个共轭类,即:
H16={(1(12(34(12(34} H17={(1(12(35(12(35} H18={(1(12(45(12(45} H19={(1(13(24(13(24} H20={(1(13(25(13(25} H21={(1(13(45(13(45} H22={(1(14(23(14(23} H23={(1(14(25(14(25} H24={(1(14(35(14(35} H25={(1(15(23(15(23} H26={(1(15(24(15(24}

7


H27={(1(15(24(15(24} H28={(1(23(45(23(45} H29={(1(24(35(24(35} H30={(1(25(34(25(34} H31={(1(12(34(13(24(14(23} H32={(1(12(35(13(25(15(23} H33={(1(12(45(14(25(15(24} H34={(1(13(45(14(35(15(34} H35={(1(23(45(24(35(25(34} 其中H16H30为一共轭类,H31H35为另一共轭类。

5阶子群:
由定理15阶子群里元的阶只能为1阶和5阶,故S55阶子群为由S55阶元生成的循坏群,S51阶的元为单位元,5阶元有24个,经计算S55阶子群有6个,为一个共轭类,即:
H1=<(12345>={(1(12345,(13524,(14253,(15432}, H2=<(12354>={(1(12354,(13425,(15243,(14532}, H3=<(12435>={(1(12435,(14523,(13254,(15342}, H4=<(12453>={(1(12453,(14325,(15234,(13542}, H5=<(12534>={(1(12534,(15423,(13245,(14352}, H6=<(12543>={(1(12543,(15324,(14235,(13452}

S58阶子群:
由定理18阶子群里元的阶只能为1阶、2阶和4阶,仿照S48阶子群,经计算,S5158阶子群,一个共轭类,即:
H1={(1,(1234,(13(24,(1432,(13,(12(34,(24, (14(23}, H1={(1,(1324,(12(34,(1423,(12,(13(24,(34, (14(32}, H1={(1,(1243,(14(23,(1342,(14,(12(43,(23, (13(24}, H1={(1,(1235,(13(25,(1532,(13,(12(35,(25, (15(23},
8


H1={(1,(1245,(14(25,(1542,(14,(12(45,(25, (15(24}, H1={(1,(1253,(15(23,(1352,(15,(12(53,(23, (13(25}, H1={(1,(1254,(15(24,(1452,(15,(12(54,(24, (14(25}, H1={(1,(1325,(12(35,(1523,(12,(13(25,(35, (15(32}, H1={(1,(1345,(14(35,(1543,(14,(13(45,(35, (15(34}, H1={(1,(1354,(15(34,(1453,(15,(13(54,(34, (14(35}, H1={(1,(1425,(12(45,(1524,(12,(14(25,(45, (15(42}, H1={(1,(1435,(13(45,(1534,(13,(14(35,(45, (15(43}, H1={(1,(2345,(24(35,(1543,(24,(23(45,(35, (25(34}, H1={(1,(2354,(25(34,(2453,(25,(23(45,(34, (24(35}, H1={(1,(2435,(23(45,(2534,(23,(24(35,(45, (25(34}

S5120阶子群:
S5120阶子群即为S5本身。

以上为S5里必存在的子群,下面讨论S5里可能存在的子群: S56阶子群:
由定理16阶子群里元的阶只能为1阶、2阶和3阶,同构于S3的为一个共轭类,即:
H1= {(1,(12,(13,(23,123132} H2= {(1,(12,(14,(24,124142} H3= {(1,(12,(15,(25,125152} H4= {(1,(13,(15,(35,135153} H5= {(1,(13,(14,(34,143134} H6= {(1,(14,(15,(45,145154} H7= {(1,(23,(25,(35,235253} H8= {(1,(24,(25,(45,245254} H9= {(1,(24,(23,(34,234243} H10= {(1,(34,(35,(45,345354}

9


2阶元,3阶元,和2×3循环置换构成一个共轭类,即: H11={1123451235412345354}
H12={1132451325413245254} H13={1142351425314235253} H14={1152341524315234243} H15={1231452315423145154} H16={1241352415324135153} H17={1251342514325134143} H18={1341253415234125152} H19={1351243514235124142} H20={1451234513245123132} 3阶元,和2×2循环置换构成一个共轭类,即: H21={(1(12(34(345,(354(12(35(12(45} H22={(1(14(23(235,(253(14(25(14(35}
H23={(1(15(23(234,(243(15(24(15(34} H24={(1(13(24(245,(254(13(25(13(45} H25={(1(12(34(152,(125(15(34(25(34} H26={(1(12(45(123,(132(13(45(23(45} H27={(1(12(35(124,(142(14(35(24(35} H28={(1(13(25(134,(143(14(25(25(34} H29={(1(13(24(135,(153(15(24(24(35} H30={(1(14(23(145,(154(15(23(23(45} 所以S56阶子群共有30个。

S510阶子群:
S510阶子群存在,则由Sylow定理,10阶子群里必存在5阶子群,且此5阶子群亦为S55阶子群,又因为S510阶子群里的元的阶只能为1阶、2阶和5阶,所以经计算S510阶子群有6个,为一共轭类,即:
H1={(1,(12345,(13524,(14253,(15432,(12(35,(13(45,
10


(14(23,(15(24,(25(34}, H2={(1,(12354,(13425,(15243,(14532,(12(34,(13(45, (15(23,(14(25,(24(35}, H3={(1,(12435,(14523,(13254,(15342,(12(45,(14(35, (13(24,(15(23,(25(34}, H4={(1,(12453,(14325,(15234,(13542,(12(34,(14(35, (15(24,(13(25,(23(45}, H5={(1,(12534,(15423,(13245,(14352,(12(45,(15(34, (13(25,(14(23,(24(35}, H6={(1,(12543,(15324,(14235,(13452,(12(35,(15(34, (14(25,(13(24,(23(45}

S512阶子群:
由定理112阶子群里元的阶只能为1阶、2阶、3阶和4阶,仿照S412阶子群,经计算S512阶子群的一个共轭类:
H1={1123132134143124142234243,123413241423}
H2={(1,(123,(125,(132,(135,(152,(153,(235(253,(12(35, (13(25,(15(23}
H3={(1,(124,(125,(142,(145,(152,(154,(245,(254,(12(45,(14(25,(15(24}
H4={(1,(134,(135,(143,(145,(153,(154,(345,(354,(13(45,(14(35,(15(34}
H5={(1,(234,(235,(243,(245,(253,(254,(345,(354,(23(45,(24(35,(25(34}
另经计算,由2阶元、3阶元和2×3循环置换也可构成一共轭类子群: H6={(1,(12(345,(12(354,(345,(354,(12(34, (12(35, (12(45,(12,(34,(35,(45}
H7={(1,(13(245,(13(254,(245,(254,(13(24, (13(25,
11


(13(45,(13,(24,(25,(45}
H8={(1,(14(235,(14(253,(235,(253,(14(23, (14(25, (14(35,(14,(23,(25,(35}
H9={(1,(15(234,(15(243,(234,(243,(15(23, (15(24, (15(34,(15,(23,(24,(34}
H10={(1,(23(145,(23(154,(145,(154,(14(23, (15(23, (23(45,(23,(14,(15,(45}
H11={(1,(24(135,(24(153,(135,(153,(13(24, (15(24, (24(35,(24,(13,(15,(35}
H12={(1,(25(134,(25(134,(134,(143,(13(25, (14(25, (25(34,(25,(13,(14,(34}
H13={(1,(34(125,(34(152,(125,(152,(12(34, (15(34, (25(34,(12,(15,(25,(34}
H14={(1,(35(124,(35(142,(124,(142,(12(35, (14(35, (24(35,(12,(14,(24,(35}
H15={(1,(45(123,(45(132,(123,(132,(12(45, (13(45, (23(45,(12,(13,(23,(45}

S515阶子群:
由定理115阶子群里元的阶只能为1阶、3阶和5阶,若HS515子群,由Sylow定理,H必有3阶和5阶子群,此3阶子群和5阶子群必也是S5的子群,因为任意3阶子群里的3阶元乘以5阶子群里的5阶元必会出现2阶元,例如:3阶子群{(1,(123,(132}5阶子群{112345135241425315432}中,12313524=1425)为2阶元,此以H中不含有2阶元矛盾,故S5不含有15阶子群。

S520阶子群:
由定理120阶子群里元的阶只能为1阶、2阶、4阶和5阶,经计算,S5含有620阶子群,为一共轭类:

12


H1={(1(12354(13425(15243(14532(1253(1324(1542(1435(2345(15(23(12(34(14(25(13(45(24(35(1352(1423(1245(1534(2543}
H2={(1(12435(14523(13254(15342 (1234(1425(1352(1543(2453(13(24(12(45(15(23(14(35(25(34(1432(1524(1253(1345(2354}
H3={(1(12453(14325(15234(13542 (1254(1423(1532(1345(2435(15(24(12(34(13(25(14(35(23(45(1452(1324(1235(1543(2534}
H4={(1(12345(13524(14253(15432 (1243(1325(1452(1534(2354(14(23(12(35(15(24(13(45(25(34(1342(1523(1254(1435(2453}
H5={(1(12543(15324(14235(13452 (1245(1523(1432(1354(2534(14(25(12(35(13(24(15(34(23(45(1542(1325(1234(1453(2435}
H6={(12534(15423(13245(14352(1(1235(1524(1342(1453(2543(13(25(12(45(14(23(15(34(24(35(1532(1425(1243(1354(2345}

S524阶子群:
由定理112阶子群里元的阶只能为1阶、2阶、3阶和4阶,仿照S424阶子群,S5524阶子群,为一个共轭类:
H1={(1(12(13(14(23(24(34(12(34(13(24(14(23(123(132(124(142(134(143(234(243(1234(1243(1432(1423(1324(1342}
H2={(1(12(13(15(23(25(35(12(35(13(25(15(23(123(132(125(152(135(153(235(253(1235(1253(1532(1523(1325(1352}
H3={(1(12(14(15(24(25(45(12(45(14(25
13


(15(24(124(142(125(152((145(154(245(254(1245(1254(1542(1524(1425(1452}
H4={(1(13(14(15(34(35(45(13(45(14(35(15(34(134(143(135(153(145(154(345(354(1345(1354(1543(1534(1435(1453}
H5={(1(23(24(25(34(35(45(23(45(24(35(25(34(234(243(235(253(245(254(345(354(2345(2354(2543(2534(2435(2453}

S530阶子群:
由定理130阶子群里元的阶只能为1阶、2阶、3阶和5阶,若HS530阶子群,由Sylow定理,H必有2阶子群、3阶子群和5阶子群,此2子群、3阶子群和5阶子群必也是S5的子群,因为任意2阶子群里的2阶元乘以5阶子群里的5阶元必会出现4阶元,例如:2阶子群{112}5阶子群{112345135241425315432}里,1212345=13454阶元,此与H中不含有4阶元矛盾,故S5不含有30阶子群。

S540阶子群:
由定理140阶子群里元的阶只能为1阶、2阶、4阶和5阶,若HS540阶子群,由Sylow定理,H必有2阶子群、4阶子群和5阶子群,此2子群、4阶子群和5阶子群必也是S5的子群,因为任意3阶子群里的3阶元乘以任意5阶子群里的5阶元必会出现3阶元,例如:3阶子群{(1,(123,(132}5阶子群{112345135241425315432}中,12313524=354)为3阶元,此与H中不含有3阶元矛盾,故S5不含有40阶子群。

S560阶子群:
由定理160阶子群里元的阶为1阶、2阶、3阶、4阶和5阶,经计算,S5含有160阶子群,为一共轭类:
H1={1123 (124(125(132 (134(135(142(143
14


(145 (152(153 (154(234(235(243(245 (253 (254(345(354, (12345(12354(12435(12453(12534(12543(13245(13254(13425, (13452 ,(13524(13542 (14235(14253(14325(14352(14523(14532(15234(15243(15324(15342(15423(15432(12(34(12(35(12(45(13(24(13(25(13(45(14(23, (14(25(14(35(15(23, (15(24, (15(34,(23(45(24(35(25(34}

由正规子群的定义及定理6S51阶子群,60阶子群和120阶子群为正规子群。




15




16

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/ddcb56ab960590c69ec376f8.html

《S4 S5的子群.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式