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了解一下4阶对称群

本文,用Mathematica来辅助我们,了解四阶对称群的结构。
工具/原料
1

电脑

2

mathematica11.2

方法/步骤
1

四阶对称群S4有24个元素:a = SymmetricGroup[4];GroupOrder[a];b = GroupElements[a]其中的单位元是Cycles[{}],表示不变。

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对于S4里面的元素x,代表了一种轮换。比如:Permute[{p, q, r, s}, Cycles[{{3, 4}}]]把{p, q, r, s}的第三个元素和第四个元素轮换一下。

3

Permute[{p, q, r, s}, Cycles[{{2, 3, 4}}]]第四个元素跑到第二个位置上,第二个和第三个向右移动一个位置。

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设x和y是S4的两个元素,那么xy表示先执行y,再执行x。PermutationProduct[y,x]表示xy。比如:PermutationProduct[Cycles[{{2, 3, 4}}], Cycles[{{1, 2}}]]Permute[{p, q, r, s}, %]结果和下面的一样:Permute[{p, q, r, s}, Cycles[{{2, 3, 4}}]];Permute[%, Cycles[{{1, 2}}]]

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产生S4的乘法表:TableForm[GroupMultiplicationTable[a], TableHeadings -> Automatic]

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查看S4里面,所有的二阶元素:c=If[# != Cycles[{}] && PermutationProduct[#, #] == Cycles[{}], #,      0] & /@ b // Union // Drop[#, 1] &一共有9个。

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c加上单位元,能构成一个S4的子群吗?看看它的乘法表:c = If[PermutationProduct[#, #] == Cycles[{}], #, 0] & /@ b // Union //   Drop[#, 1] &TableForm[Table[PermutationProduct[m, n][[1]], {m, c}, {n, c}],  TableSpacing -> {5, 2}]

注意事项

思考,怎么用Mathematica搜索S4的3阶元素和四阶元素?并证明,S4里面的元素的阶数不会超过4。

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