高等群論

中心化子

固定群中一個元素,問:哪些其他元素與它交換——即不在乎相乘的次序?所有這種「合作」元素構成它的中心化子。它衡量所選元素有多「中心」:中心化子越大,群中越多元素在乘積裡把這個元素視為可交換的。

形式地,元素 a 在 G 中的中心化子為 C_G(a) = { g 屬於 G : ga = ag };更一般地,子集 S 的中心化子為 C_G(S) = { g 屬於 G : 對所有 s 屬於 S 有 gs = sg }。每個中心化子都是 G 的子群。整個群的中心化子即中心 Z(G),由與所有元素交換的元素組成。

中心化子支配共軛:C_G(a) 恰是 a 在共軛作用下的穩定子,故由軌道-穩定子定理 a 的共軛類大小為 [G : C_G(a)]。於是中心化子大意味著類小,反之亦然。中心化子在有限群結構理論中也無處不在——例如在有限單群中,一個對合的中心化子攜帶巨量結構信息,這正是分類定理的核心事實之一。

在 S_3 中對換 (1 2) 的中心化子為 { e, (1 2) },階為 2,因為沒有其他置換與它交換。由軌道-穩定子定理,(1 2) 的類大小為 6 / 2 = 3,與三個對換相符。

中心化子小迫使共軛類大。