Kuaterniyon grubu - Quaternion group
1 | ben | J | k | |
---|---|---|---|---|
1 | 1 | ben | J | k |
ben | ben | -1 | k | - j |
J | J | - k | -1 | ben |
k | k | J | - ben | -1 |
Cebirsel yapı → Grup teorisi Grup teorisi |
---|
Gelen grup teorisi , Dördey grubu S 8 (bazen sadece Q ile gösterilen) gömlek bir olan olmayan değişmeli grubu arasında sırayla sekiz elemanı alt-izomorf sekiz, arasında quaternions çarpma altında. Grup sunumu ile verilmektedir.
burada e elementi ve bir E yolculukları grubun diğer elemanları ile.
Başka S sunumu 8 olduğu
Dihedral grupla karşılaştırıldığında
Kuaternion Q grubu 8 ile aynı düzene sahip dihedral grubu D 4 bunların Cayley ve döngü grafikler ile gösterildiği gibi, ancak farklı bir yapı,:
S 8 | D 4 | |
---|---|---|
Cayley grafiği |
Kırmızı oklar g → gi'yi , yeşil g → gj'yi bağlar . |
|
döngü grafiği |
D diyagramlarda 4 , grup elemanları tanımlamak temsili bir F harfi üzerindeki etkileri ile işaretlenmiştir R 2 . Aynı Q için yapılamaz 8 bu hiçbir şekilde sunumunu sahip olduğu için, R 2 veya R 3 . D 4 , bölünmüş kuaterniyonların bir alt kümesi olarak gerçekleştirilebilir , aynı şekilde Q 8 kuaterniyonların bir alt kümesi olarak görülebilir.
çay masası
Cayley Tablo Q (çarpma tablo) 8 ile verilmektedir:
× | e | e | ben | ben | J | J | k | k |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
e | e | e | ben | ben | J | J | k | k |
e | e | e | ben | ben | J | J | k | k |
ben | ben | ben | e | e | k | k | J | J |
ben | ben | ben | e | e | k | k | J | J |
J | J | J | k | k | e | e | ben | ben |
J | J | J | k | k | e | e | ben | ben |
k | k | k | J | J | ben | ben | e | e |
k | k | k | J | J | ben | ben | e | e |
Özellikler
Bu Not I , j ve k her sahip düzeni Q dört 8 ve bunlardan herhangi iki tüm grup oluşturur. Bu fazlalığı atlamak için yalnızca iki öğeye dayanan Q 8'in başka bir sunumu :
Örneğin , ve alabilir .
Kuaternion grubu olduğu olağan dışı bir özelliğe sahiptir Hamiltonyenin S: 8 -olmayan değişmeli, ama her bir alt grubu olan , normal . Her Hamiltonian grubu, Q 8'in bir kopyasını içerir .
Kuaterniyon grubu Q 8 ve dihedral grup D 4 , nilpotent değişmeyen olmayan grubun en küçük iki örneğidir .
Merkezi ve komütatör alt grup Q'nun 8 alt grubudur . İç otomorfizm grubu Q 8 grubu ile verilir merkez örneğin, modulo faktör grubu S 8 / {E, E olup}, izomorf için Klein dört grup V tam otomorfizm grubu Q'nun 8 olan izomorfik için S 4 , simetrik grup dört harfinden (bakınız The Matrix temsilleri altında) ve dış otomorfizma grubu Q'nun 8 böylece olarak S 4 S izomorf / V, 3 .
Kuaternion Q grubu 8 , beş eşlenik sınıfları, {e}, {sahiptir , e }, {ı, ı }, {j, j }, {k, k } ve çok beş indirgenemez temsilleri boyutları 1 ile karmaşık sayılar üzerinde, 1,1,1,2:
önemsiz temsil
i,j,k-çekirdekli işaret temsilleri : Q 8'in üç maksimum normal alt grubu vardır: sırasıyla i, j ve k tarafından oluşturulan döngüsel alt gruplar. Her maksimal normal alt grup N için , 2 elemanlı bölüm grubu G / N aracılığıyla çarpanlara ayırma tek boyutlu bir temsil elde ederiz . Temsil, N'nin öğelerini 1'e ve N'nin dışındaki öğeleri -1'e gönderir .
2 boyutlu gösterim : Aşağıda Matriks gösterimlerinde açıklanmıştır .
Karakter tablosu Q'nun 8 döner üzerinden D'nin aynı olduğu 4 :
Temsil(ρ)/Birleşiklik sınıfı | { e } | { e } | { ben, ben } | {j, j } | {k, k } |
---|---|---|---|---|---|
önemsiz temsil | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
i-kernel ile işaret gösterimi | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 |
j-kernel ile işaret gösterimi | 1 | 1 | -1 | 1 | -1 |
k-kernel ile işaret gösterimi | 1 | 1 | -1 | -1 | 1 |
2 boyutlu gösterim | 2 | -2 | 0 | 0 | 0 |
İndirgenemez karakterleri yana sıralar halinde yukarıdaki gerçek değerlere sahip, bu verir ayrışma gerçek bir grup cebir ait asgari iki taraflı içine idealleri : , İdempotentler : irreducibles karşılık böylece,
.
Bu indirgenemez ideallerin her biri gerçek bir merkezi basit cebire eşbiçimlidir , ilk dördü gerçek alana göredir . Geçen İdeal izomorftur çarpık alanın içinde kuaterniyonlara yazışma yoluyla:
Ayrıca, tarafından verilen projeksiyon homomorfizmi , idempotent tarafından üretilen çekirdek idealine sahiptir:
böylece kuaterniyonlar bölüm halkası olarak da elde edilebilir .
Karmaşık grup cebiri böylece , biquaternionların cebiri nerede .
matris temsilleri
İki boyutlu indirgenemez kompleks gösterimi , yukarıda tarif edilen Dördey Q grubunu veren 8 bir alt grup olarak genel lineer grubu . Kuaterniyon grubu, dördey cebirinin , kendi üzerinde sol çarpma ile düzenli bir temsili olan, tabanlı karmaşık bir vektör uzayı olarak kabul edilen , dolayısıyla C- doğrusal eşlemeye karşılık gelen bir çarpımsal alt grubudur . Ortaya çıkan temsil şu şekilde verilir:
Yukarıdaki matrislerin tüm birim belirleyici olduğundan, bu Q bir temsilidir 8 içinde özel lineer grubu SL (2, Cı- ).
Bir varyant, üniter matrislerle bir temsil verir (sağdaki tablo). Doğrusal eşlemeye karşılık gelelim , böylece şu şekilde verilir:
Fizikçilerin , alışılmış Pauli matrisleriyle bağlantı kurmak için matris temsili için yalnızca farklı bir kural kullandıklarını belirtmekte fayda var :
Tek açıklanır, bu belirli bir seçim kullanışlı ve zarif Spin-1/2 devletleri içinde bazda dikkate açısal momentum merdiven operatörlerini .
Ayrıca, F 3 = {0,1,−1} (sağdaki tablo) sonlu alanı üzerinde 2 boyutlu vektör uzayı üzerinde Q 8'in önemli bir etkisi vardır . Bir modüler gösterimi ile verilir
Bu gösterim, F 9 = F 3 [ k ] = F 3 1 + F 3 k uzantı alanından elde edilebilir , burada k 2 = -1 ve çarpımsal grup ( F 9 ) × , jeneratörlere sahiptir ±( k +1), (± k -1) için 8. iki boyutlu F 3 -vector alanı F 9 doğrusal eşlemeler kabul için z olarak F 9 , hem de Frobemino otomorfizm tatmin edici ve . O zaman yukarıdaki temsil matrisleri , , , ve .
Yukarıdaki temsili Q fark 8 bir şekilde normal bir alt-grubu içinde GL (2, 3) . Böylece, her matris için , ile tanımlanan bir grup otomorfizmasına sahibiz . Aslında, bunlar tam otomorfizm grubunu şu şekilde verir:
,
Bu simetrik grup S izomorf 4 lineer dönüşümler yana permute dört tek boyutlu alt uzay , yani dört nokta yansıtmalı alanı .
Aynı zamanda, bu gösterim permütasyona sekiz sıfır olmayan vektörleri ( F 3 ) 2 ve Q nun, bir gömme veren 8 içinde simetrik grubunun S , 8 normal temsillerin verilen tespitlerinin ilave olarak.
Galois grubu
Richard Dean'in 1981'de gösterdiği gibi, kuaterniyon grubu Galois grubu Gal(T/ Q ) olarak sunulabilir; burada Q , rasyonel sayıların alanıdır ve T, polinomun Q üzerindeki bölme alanıdır .
- .
Geliştirme , Galois teorisinin temel teoremini, Q ve T ve bunların Galois grupları arasındaki dört ara alanı ve ayrıca bir alan üzerinde dördüncü derecenin döngüsel genişlemesine ilişkin iki teoremi belirtirken kullanır.
Genelleştirilmiş kuaterniyon grubu
Bir genelleştirilmiş kuaternion grubu Q 4 , n için 4 N sunumu ile tanımlanır
bir tamsayı için n ≥ 2 tarafından verilen olağan Dördey grubu ile, n = 2 Coxeter Q aramaları 4 N disiklik grubu , özel bir durumunda , ikili çok yüzlü grubu ve ilişkin bir çok-yüzlü grubu ve dihedral grubu . Genelleştirilmiş kuaterniyon grubu, tarafından oluşturulan alt grubu olarak gerçekleştirilebilir .
nerede . Ayrıca ve tarafından üretilen birim kuaterniyonların alt grubu olarak da gerçekleştirilebilir .
Genelleştirilmiş kuaterniyon grupları, her değişmeli alt grubun döngüsel olma özelliğine sahiptir . Bu özelliğe sahip bir sonlu p - grubunun (her değişmeli alt grup döngüseldir) yukarıda tanımlandığı gibi ya döngüsel ya da genelleştirilmiş bir kuaterniyon grubu olduğu gösterilebilir. Başka bir karakterizasyon sonlu olmasıdır p -grubu sırası eşsiz bir alt grubu vardır p ya siklik ya da genel Dördey grubu izomorf 2 grubudur. Özellikle, tek karakteristikli sonlu bir F alanı için , SL 2'nin ( F ) 2-Sylow alt grubu değişmeli değildir ve 2. dereceden yalnızca bir alt gruba sahiptir, bu nedenle bu 2-Sylow alt grubu genelleştirilmiş bir kuaterniyon grubu olmalıdır, ( Gorenstein 1980 , s. 42). İzin vermek p r büyüklüğünde olabilir F , s asal, SL 2-Sylow alt grup büyüklüğü 2 ( F ) 2 , n , burada n = Ord 2 ( p 2 - 1) + Ord 2 ( R ) .
Brauer Suzuki teoremi gösterir olan Sylow 2-alt gruplar genelleştirilmiştir Dördey grupları basit olamaz.
Başka bir terminoloji, sunumu kabul eden 2'lik bir dereceli disiklik bir grup için "genelleştirilmiş kuaterniyon grubu" adını saklı tutar.
Ayrıca bakınız
- 16 hücreli
- İkili tetrahedral grup
- Clifford cebiri
- disiklik grup
- Hurwitz integral dördey
- Küçük grupların listesi
Notlar
Referanslar
- Artin, Michael (1991), Cebir , Prentice Hall, ISBN 978-0-13-004763-2
- Brown, Kenneth S. (1982), Grupların Kohomolojisi (3. baskı), Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90688-1
- Cartan, Henri ; Eilenberg, Samuel (1999), Homolojik Cebir , Princeton University Press, ISBN 978-0-691-04991-5
- Coxeter, HSM & Moser, WOJ (1980). Ayrık Gruplar için Üreticiler ve İlişkiler . New York: Springer-Verlag. ISBN'si 0-387-09212-9.
- Dean, Richard A. (1981) "Grubu kuaterniyonlar olan bir rasyonel polinom", American Mathematical Monthly 88:42–5.
- Gorenstein, D. (1980), Sonlu Gruplar , New York: Chelsea, ISBN 978-0-8284-0301-6, MR 0569209
- Johnson, David L. (1980), Grup sunumları teorisindeki konular , Cambridge University Press , ISBN 978-0-521-23108-4, MR 0695161
- Rotman, Joseph J. (1995), Gruplar teorisine giriş (4. baskı), Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-94285-8
- PR Girard (1984) "Dördey grubu ve modern fizik", European Journal of Physics 5:25–32.
- Hall, Marshall (1999), Grup teorisi (2. baskı), AMS Kitabevi, ISBN 0-8218-1967-4
- Kurosh, Alexander G. (1979), Gruplar Teorisi , AMS Kitabevi, ISBN 0-8284-0107-1
Dış bağlantılar
- Weisstein, Eric W. "Dörtlü grup" . Matematik Dünyası .
- Grup Adlarında Kuaternion grupları
- GroupProps'ta Kuaternion grubu
- Conrad, Keith. "Genelleştirilmiş Kuaterniyonlar"