置换

置换

定义 集合 X 的置换是 X 到其自身的双射。

n个元素的集合X恰有 n! 个置换。

置换也可看成集合 X 中元素的重排。

比如 {1, 2, 3} 的重排有:

123;132;213;231;312;321

X的一次重排i_1,i_2,...,i_n确定了一个函数alpha:X->X,即:

alpha(i) = i_1,alpha(2) = i_2, ...,alpha(n) = i_n。

例如重排213对应的函数alpha是:

alpha(1) = 2,alpha(2) = 1,alpha(3) = 3。

自变量就是下标1,2,...,n;函数值则是下标对应的元素。

这里用函数的观点来表达重排的概念,还是比较好理解的。

这个函数有如下特点:

  • 函数中包括了X中的所有元素,即alpha是一个满射
  • 无重复元素说明了不同的点有不同的值,alpha是一个单射
  • 因此,alpha是一个双射alpha:X->X

把置换看做函数的好处是可以对它们进行复合,置换的复合仍是置换(需要证明)。

对称群

引出对称群的概念

定义 称集合X的全体置换的族为X上的对称群,记为S_X。当X={1,2,...,n}时,常用S_n来记S_X,并称之为n个字母上的对称群。

看到这里来有点懵逼了,怎么一下子来了个对称群?先不纠结这个了。其实可以这样,就是把集合上的所有置换取了一个名字而已。

beta · alpha是函数的复合操作,只不过这里要注意的是运算顺序是从左至右的,先算alpha,然后再算beta。

S_3中的复合是不交换的(会举例说明)。

两个置换可以交换么?

一个置换的平方是恒等函数吗?(我猜这里的平方是进行两次相同的操作,比如原来是beta · alpha这种复合操作,然后平方就是alpha· alpha)

轮换

上一个部分留了几个问题,直接去想这几个问题有难度,这里进而引入了轮换的概念。

定义 设i_1,i_2,...,i_r是{1,2,...,n}中的不同整数。如果alpha属于S_n固定其他整数(如果有的话),且

alpha(i_1) = i_2,alpha(i_2) = i_3,...,alpha(i_r-1) = i_r,alpha(i_r) = i_1,

则称alpha为一个r-轮换,也称alpha为长r的轮换,记为

alpha = (i_1i_2...i_r)

第一眼看的话肯定会懵逼,这他妈的是啥?

轮换其实是一种特殊的置换,集合中的元素重排的是时候会遵循一种循环。

2-轮换把i_1和i_2对调而其余的不动,2-轮换也叫对换。

1-轮换是恒等函数,因为它们固定每个i。

轮换中的任一i_j可以作为起点,因此任一r-轮换有r中不同的轮换记号:

(i_1i_2...i_r) = (i_2i_3...i_ri_1) = ... = (i_ri_1i_2...i_r-1)。

轮换的作用是,可以把置换分解成轮换乘积,就问你屌不屌。

不相交

之前就说过,轮换其实即使一种特殊的置换,因为你可以固定其他的元素,而只有r-轮换,这样不就补全成为了一个置换么。

定义 称两个置换alpha,beta属于S_n不相交,如果每个i被一个移动而被另一个固定:如果alpha(i) != i,则beta(i)=i,且如果beta(j) != j,则alpha(j) = j。称置换族beta_1,...,beta_t不相交,如果它们两两不相交。

为啥他喵的要引入不相交的概念?

紧接着证明就来了

引理 不相交的置换alpha,beta是可以交换的。

休息一会,要炸了

命题 每个置换alpha属于S_n,不是一个轮换就是不相交轮换的乘积。

原文地址:https://www.cnblogs.com/tuhooo/p/9556111.html