組合與幾何群論
合併自由積
取兩個群,把它們黏起來——但只沿著一塊共有的部分。設想兩個各自獨立的世界,恰好都含有某個公共子群的相同副本;你把這些副本等同起來,其餘一切則自由混合。合併自由積就是包含二者的最經濟的群,它在公共部分上保持一致,對其餘部分之間不再強加任何巧合。
給定群 A、B 以及公共子群 C,連同單射 C 到 A 與 C 到 B,合併自由積 A *_C B 是普通自由積 A * B 對『將每個 c 屬於 C 的兩個像等同起來』這些關係的商。它正是群範疇中 A 與 B 沿 C 的推出,由泛性質刻畫:同態 A *_C B 到 G 對應於來自 A 與來自 B、且在 C 上一致的一對同態。
其結構由一條正規形定理(施賴埃爾)控制:為 C 在 A 與 B 中各選陪集代表,A *_C B 的每個元素都有唯一表達式:c 乘以來自 A 與 B 的非平凡代表的交錯乘積。一個關鍵推論是 A 與 B 都嵌入 A *_C B(這些映射是單射),所以合併積確實包含兩個因子。當 C 平凡時,這便回到普通自由積 A * B。
SL(2, Z) 同構於 Z/4Z *_{Z/2Z} Z/6Z:兩個有限循環群沿其公共的 2 階中心子群合併。等價地,PSL(2, Z) 是普通自由積 Z/2Z * Z/3Z。
SL(2, Z) 是兩個有限循環群沿 2 階子群的合併積。
由范坎彭定理,若一空間是兩個開集之並、其交連通,則其基本群是各片基本群沿交集基本群的合併積——這正是同一構造的拓撲面貌。
又稱
另見