高等群論

正規化子

給定坐落在更大群裡的一個子群,你可能想把周圍擴大,直到該子群變成正規的——即在周圍一切元素的共軛下不變。正規化子就是這種最大的周圍:使所選子群正規的最大子群。

形式地,對 G 的子群 H,正規化子為 N_G(H) = { g 屬於 G : g H g^{-1} = H }。它是 G 中包含 H 的子群,且按構造 H 在 N_G(H) 中正規;而且 N_G(H) 是 G 中具此性質的最大子群。注意它與中心化子的區別:正規化子只要求共軛把集合 H 整體送回自身,並不要求逐個固定每個元素,故 C_G(H) 始終包含於 N_G(H)。

正規化子組織起一個子群與群其餘部分的相互作用。由作用在子群上的共軛作用應用軌道-穩定子定理,H 的共軛子群個數等於 [G : N_G(H)],故自正規子群(N_G(H) = H)擁有可能最多的共軛子群個數。尤其是 Sylow 子群的正規化子,對 Sylow 理論及整個有限群論中的計數論證至關重要。

在 S_3 中取 H = { e, (1 2) }。它的正規化子就是 H 自身,因為用 3-循環共軛 (1 2) 會得到不同的對換,把 H 移到不同的子群。故 H 有 [S_3 : H] = 3 個共軛子群,即由各對換生成的三個階為 2 的子群。

S_3 中一個自正規的階 2 子群。