设G是全体n×n实可逆矩阵关于矩阵乘法# #成的群,H是G中全体行列式大于0的矩阵集合 。(1)证明 H是G的正规子群; (2)计算[G:H]。
时间: 2024-03-14 12:49:27 浏览: 68
矩阵的乘法
(1) 要证明H是G的正规子群,需要证明对于任意的h∈H和g∈G,都有ghg^(-1)∈H。
设h是一个行列式大于0的可逆矩阵,g是任意的可逆矩阵。我们需要证明ghg^(-1)的行列式也大于0。
由于g是可逆矩阵,因此其行列式不为0。因此,det(ghg^(-1)) = det(g)det(h)det(g^(-1)) = det(h) > 0。
因此,ghg^(-1)是一个行列式大于0的可逆矩阵,属于H。因此,H是G的正规子群。
(2) 首先,容易证明G是一个有限群。因为全体n×n实可逆矩阵的个数是有限的,因此G的阶数也是有限的。
考虑构造一个映射f:G→R+,将矩阵A映射到其行列式det(A)上。由于矩阵乘法满足结合律,因此f满足f(AB) = f(A)f(B)。又因为H是由行列式大于0的可逆矩阵构成的集合,因此H是f的一个像。根据群同构基本定理,有[G:H] = |G|/|H|。
对于任意的可逆矩阵A∈G,它的行列式det(A)有两种可能:大于0或小于0。因此,H和-H是等势的,即|H| = |-H|。由于H和-H的交集为空集,因此|G| = |H| + |-H|。因此,|G| = 2|H|。
综上所述,[G:H] = |G|/|H| = 2。
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