Prove that the cycles(12...n)and (12)generate the symmetric group Sn
时间: 2023-09-23 10:05:25 浏览: 197
### 回答1:
证明循环(12...n)和(12)产生对称群Sn:首先,证明每一个元素在Sn中都有一个对应的元素。具体来说,如果给定一个循环(a1,a2,a3,...,an),它可以与它的逆序(an,an-1,...,a2,a1)组成一个对称的元素。同样,给定一个循环(b1,b2,...,bn),它可以与它的逆序(bn,bn-1,...,b2,b1)组成一个对称的元素。因此,所有的循环(12...n)和(12)都可以生成对称群Sn。
### 回答2:
要证明循环置换 (12...n) 和 (12) 能够生成对称群 Sn,我们需要证明通过不断使用这两个置换操作,我们能够生成 Sn 中的所有置换。
首先,我们注意到 (12) 表示将数字 1 和 2 互换的置换。通过使用 (12)^2 = (12)(12) = (1),我们可以看出它实际上是将位置 1 和位置 2 的数字互换的置换。
接下来,我们考虑循环置换 (12...n)。它表示将位置 1 上的数字移到位置 2,位置 2 上的数字移到位置 3,一直移动到位置 n 上的数字移到位置 1。通过将这个置换连续应用 k 次,我们可以得到 (12...n)^k 表示将位置 i 上的数字移动到位置 (i+k) mod n 上的置换。
现在,我们可以通过使用这两个置换操作生成 Sn 中的给定置换。任何一个置换可以被表示为一系列循环置换的乘积。例如,对于一个给定的置换 (a1 a2...am),我们可以通过先将数字 a1 平移到位置 1,然后将数字 a2 平移到位置 2,一直移动到数字 am 平移到位置 m,最终得到一个以 m 结尾的循环置换。然后我们再应用 (12) 置换,将数字 1 和数字 m+1 互换,得到一个以 m+1 开头的循环置换。通过连续使用这两个操作,我们可以得到 (a1 a2...am) 这个置换。
综上所述,我们可以看出通过使用循环置换 (12...n) 和 (12),我们能够生成 Sn 中的所有置换,因此它们能够生成对称群 Sn。
### 回答3:
要证明循环置换 (12...n) 和 (12) 生成对称群 Sn,首先需要证明它们生成一个群。
我们知道,循环置换 (12...n) 是一个置换,将1映射到2,2映射到3,以此类推,将n映射到1。而循环置换 (12) 是将1映射到2,2映射到1,即将1和2互换了位置。那么,将这两个循环置换连续进行两次,即 (12...n)(12...n) 和 (12)(12) 分别是将1映射到3,2映射到4,...,n映射到2。以此类推,每次将两个置换连续进行两次,都会得到这样的结果。
我们令 (12...n)(12...n) 的结果为 A,(12)(12) 的结果为 B。可以发现,将 A 连续进行任意奇数次或 B 连续进行任意偶数次,都会回到起始的位置。而对于将 A 连续进行任意偶数次或 B 连续进行任意奇数次,则会得到除了起始位置以外的其他位置。
因此,我们可以得到以下结论:
1. 由 (12...n) 和 (12) 所生成的置换集合,一定是一个群,因为它满足结合律、单位元存在、每个元素都有逆元的性质。
2. 这个群中的每一个元素都可以通过连续进行 (12...n) 和 (12) 这两种置换来得到,并且这些置换可以通过不同的次数进行组合得到不同的结果。
由于 Sn 是对称群,是由 Sn 中所有可能的置换组成的,而我们已经证明了 (12...n) 和 (12) 可以生成一个群,并且这个群中的每一个元素都可以通过连续进行这两种置换得到。所以我们可以得出结论,(12...n) 和 (12) 生成的置换群是 Sn,即它们生成对称群 Sn。
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