高等群論

換位子群

每個群都有一個對「有多不交換」的精確度量,被打包進單個子群。換位子群收集所有交換性的失敗——形如 ghg^{-1}h^{-1} 的元素,它們若一切可交換便會是單位元。恰好用這個子群把群壓碎,便產生該群最佳的阿貝爾近似。

形式地,g 與 h 的換位子是 [g, h] = g h g^{-1} h^{-1},而換位子群(或導群)G' = [G, G] 是由所有這種換位子生成的子群。它是正規——實則特徵——子群,且商 G/G' 交換。關鍵在於 G' 是具有交換商的最小正規子群:G/N 交換當且僅當 N 包含 G'。因此 G/G' 稱為 G 的阿貝爾化,記作 G^{ab}。

阿貝爾化是泛的交換商:從 G 到任一交換群的每個同態都唯一地經過 G^{ab} 分解。迭代這一構造——G,然後 G',再 G'' = (G')',依此類推——給出導出列,其終於平凡群正是可解性的定義。一個小提醒:換位子群由換位子生成,但未必只由換位子組成;在某些群裡,換位子之積本身未必是單個換位子。

對 n ≥ 2 的 S_n,換位子群是交錯群 A_n,故阿貝爾化 S_n^{ab} 是 Z/2Z——只記錄置換的符號。對 n 為奇數的非交換二面體群 D_n,換位子群是整個旋轉子群,阿貝爾化是 Z/2Z。

S_n 的換位子群是 A_n;其阿貝爾化是 Z/2Z。

又稱
derived subgroup导群導群