群是一種只有一個(gè)運(yùn)算的、比較簡(jiǎn)單的代數(shù)結(jié)構(gòu);是可用來(lái)建立許多其他代數(shù)系統(tǒng)的一種基本結(jié)構(gòu)。如果群G的非空子集合H對(duì)于G的運(yùn)算也成一個(gè)群,那么H稱(chēng)為G的子群。

極大子群(maximal subgroup)是一種重要的子群。是有限群的子群。極小子群是一種重要的子群。極大子群的對(duì)偶概念。

概念

極大子群(maximal subgroup)是一種重要的子群。是有限群的子群。即在包含的意義下極大的真子群。它是群G的真子群H,且G與H之間無(wú)G的其他真子群。若H是群G的真子群,并且,對(duì)于G的真子群K,由

得出

,則稱(chēng)H是G的極大子群。

群是一種只有一個(gè)運(yùn)算的、比較簡(jiǎn)單的代數(shù)結(jié)構(gòu);是可用來(lái)建立許多其他代數(shù)系統(tǒng)的一種基本結(jié)構(gòu)。

設(shè)G為一個(gè)非空集合,a、b、c為它的任意元素。如果對(duì)G所定義的一種代數(shù)運(yùn)算“·”(稱(chēng)為“乘法”,運(yùn)算結(jié)果稱(chēng)為“乘積”)滿(mǎn)足:

(1)封閉性,

(2)結(jié)合律,即

(3)對(duì)G中任意元素a、b,在G中存在惟一的元素x,y,使得

,則稱(chēng)G對(duì)于所定義的運(yùn)算“·”構(gòu)成一個(gè)群。例如,所有不等于零的實(shí)數(shù),關(guān)于通常的乘法構(gòu)成一個(gè)群;時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(關(guān)于模12加法),構(gòu)成一個(gè)群。

滿(mǎn)足交換律的群,稱(chēng)為交換群。

群是數(shù)學(xué)最重要的概念之一,已滲透到現(xiàn)代數(shù)學(xué)的所有分支及其他學(xué)科中。凡是涉及對(duì)稱(chēng),就存在群。例如,可以用研究圖形在變換群下保持不變的性質(zhì),來(lái)定義各種幾何學(xué),即利用變換群對(duì)幾何學(xué)進(jìn)行分類(lèi)??梢哉f(shuō),不了解群,就不可能理解現(xiàn)代數(shù)學(xué)。

1770年,拉格朗日在討論代數(shù)方程根之間的置換時(shí),首先引入群的概念,而它的名稱(chēng),是伽羅華在1830年首先提出的。

子群

如果群G的非空子集合H對(duì)于G的運(yùn)算也成一個(gè)群,那么H稱(chēng)為G的子群。

子群是群的特殊的非空子集。群G的非空子集H,若對(duì)G的乘法也成為群,則稱(chēng)H為G的子群,記為

。若子群

,則稱(chēng)H為G的真子群,記為

。任何一個(gè)非單位元群G至少有兩個(gè)子群,G自身以及由單位元e作成的單位元群

(或用{1}或1表示),稱(chēng)它們?yōu)镚的平凡子群。不是平凡子群的子群稱(chēng)為非平凡子群。群G的非空子集H為G的子群的充分必要條件是:對(duì)任意的

,恒有

。若

是G的子群的集合,I是一個(gè)指標(biāo)集,則所有H的交H是G的一個(gè)子群。

對(duì)偶概念——極小子群

極小子群是一種重要的子群。極大子群的對(duì)偶概念。指在包含的意義下,群的最小的非平凡真子群。它是群G的真子群K,且K除了單位元群

為真子群以外無(wú)其他真子群。若K是群G的真子群,

,并且,對(duì)于G的真子群H,由

得出

,則稱(chēng)K是G的極小子群。

有限群

循環(huán)群的任一直積是有限交換群。反之,任一有限交換群必具有這種形式。特別,其階為素?cái)?shù)的所有有限群皆是循環(huán)群。

任一有限群(不一定是交換的)同構(gòu)于一有限集的置換群的一個(gè)子群。目前,人們還沒(méi)有弄清楚有限群的分類(lèi)。

非交換的有限群之研究目前基本上停留在p-群的概念上。這是指其階為一個(gè)素?cái)?shù)p的冪的有限群。有限群G的所有最大p-子群叫做G的西羅子群;G的所有西羅p-子群都是共軛的,而它們的公共階是能整除G的階的p之最大冪。

具有有限多個(gè)元素的群,是群論的重要內(nèi)容之一。其所含元素的個(gè)數(shù),稱(chēng)為有限群的階。歷史上,抽象群論的許多概念起源于有限群論。有限群可分為兩大類(lèi):可解群與非可解群(即單群)。

有限群的研究起源很早,其形成時(shí)期是與柯西、拉格朗日、高斯、阿貝爾以及后來(lái)的伽羅瓦、若爾當(dāng)?shù)热说拿窒嗦?lián)系的。如何確定可解群和單群是抽象群理論建立后的一個(gè)重要發(fā)展方向。德國(guó)數(shù)學(xué)家赫爾德在1889年以后的若干年內(nèi),詳細(xì)地研究了單群和可解群,證明:一個(gè)素?cái)?shù)階循環(huán)群是單群,n個(gè)(

)文字的全部偶置換組成的交換群是單群。他還發(fā)現(xiàn)了許多其他有限的單群。赫爾德和若爾當(dāng)還建立了在有限群中的若爾當(dāng)—赫爾德合成群列和若爾當(dāng)—赫爾德定理。在19世紀(jì)末,德國(guó)數(shù)學(xué)家弗羅貝尼烏斯、迪克和英國(guó)數(shù)學(xué)家伯恩塞德等都致力于可解群的研究。20世紀(jì)初伯恩塞德證明的關(guān)于

必是可解群的定理,導(dǎo)致了對(duì)有限單群進(jìn)行分類(lèi)的重要研究。美國(guó)數(shù)學(xué)家湯普森和菲特在20世紀(jì)60年代初證明了有限群中長(zhǎng)期懸而未決的一個(gè)猜想(見(jiàn)伯恩塞德猜想):奇數(shù)階群一定是可解群。它推動(dòng)了有限群理論的發(fā)展。有限單群的完全分類(lèi),即找出有限單群所有的同構(gòu)類(lèi),經(jīng)過(guò)上百名數(shù)學(xué)家約40年的共同努力,終于在1981年得到解決,這是數(shù)學(xué)史上的一個(gè)非凡成就。