1.群结构,八阶及以下的群

由哈密顿所发现的抽象四元数群是群结构的一个实例。在定义了这个物理中的基本概念后,这一章考察了阶数小于等于8的有限群,尤其是四元数群。然后是四元数代数和作为他的一个应用的经典向量分析。

集合G是一个群,如果对所有元素存在一个内部的结合律,并且满足下面的性质。

1.结合律,2.恒等元,3.逆

设F,G是两个群,那么积群F\times G的结合律就是按分量定义的。这个群称为F,G的直积。

例子:1.n阶循环群,元素为某一元素的幂,满足n次幂为恒等元。这个基础元素可以被看作围绕一个轴旋转2\pi/n

2.由两个元素a,b生成的2n阶二面体群,满足a为二阶元素,b为n阶元素。特别的,a=a^{-1}。根据一些化简规则,能够列出全部的2n个元素。其实就是自由群相对于一些化简关系所生成的等价关系所得的商群。

八阶及以下的有限群,除了需要专门讲解的四元数群外,就是下面这些群

1.一阶群,平凡群,只含恒等元

2.二阶群,只有一种群,二阶循环群,元素为(b,b^2=e)

例子:a.(-1,1=e)b.绕轴转动\pm \pi

3.三阶群,只有一种群,三阶循环群,是素数群,所以也是单群


4.四阶群,有两种群,

a.四阶循环群,元素阶数为1,2,4,4。

b.克莱因4群,同构于C_2\times C_2,元素阶数1,2,2,2。

5.五阶群,素数群,五阶循环群

6.六阶群,两个a.六阶循环群,b.二面体群D_3

7.七阶群,七阶循环群。

8.八阶群,五个

a.八阶循环群

D3的一个例子,三角形的旋转和翻转

b.S_{2\times 2\times 2}\cong C_2\times C_2\times C_2,是交换群

c.S_{4\times 2}\cong C_4\times C_2,是交换群

d.二面体群D_4

D4的一个例子,正方形的转动和翻转



就到这里了,这一节都是群论的知识,都很清楚,即使不清楚也很容易弄清楚。从抽象的范畴论到群论,突然变得简单了,还有点不适应。之后就是四元数群了,有意思的是,之前总以为四元数是四阶的,谁想到是八阶的,也算纠正了一个错误印象。

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