代数 (9) 陪集与拉格朗日定理

一、定义

陪集

\(<H,*>\)是群\(<G,*>\)的一个子群, \(a\in G\),则集合\(aH=\{a*b|b\in H\}\),称为由\(a\)确定的\(H\)\(G\)中的左陪集。元素\(a\in aH\)称为左陪集\(aH\)的代表元素。 同理,\(Ha=\{b*a|b\in H\}\)称为由a确定的\(H\)\(G\)中的右陪集。

二、相关性质

1.由相同子群引出的两个陪集要么完全相同要么毫无关系

\(<H,*>\)是群\(<G,*>\)的一个子群, \(aH\)\(bH\)是任意两个左陪集,那么\(aH=bH\)\(aH\cap bH=\boldsymbol{\phi}\:\).

2.由相同子群引出的陪集阶数相同

\(<H,*>\)是群\(<G,*>\)的一个子群, \(aH\)\(bH\)是任意两个左陪集,那么\(|aH|=|bH|=|H|\)

三、拉格朗日定理

同一个陪集上任意元素是等价的,即一个陪集上取两个元素组成的关系是等价关系。

\(<H,*>\)是群\(<G,*>\)的一个子群,那么有 (1)\(R=\{<a,b>\mid a\in G\land b\in G\land a^{-1}*b\in H\}\)\(G\)中的等价关系,且有\([a]_R{=}aH\)。 (2)若\(G\)是有限群,\(|G|=n,|H|=m\), 则\(m\mid n\)

四、拉格朗日定理推论

1.任何质数阶的群没有非平凡子群

2.有限群中元素的阶是群的阶数的因子

3.一个质数阶的群必是循环群,并且任何与幺元不同的元素均可作为生成元

很显然由推论2里面的构建子群方法证明。