高等群论

类方程

取一个有限群,让它通过共轭作用在自身上。这个作用的不动点恰是与所有元素交换的那些元素——即中心——其余则落入非平凡共轭类。类方程便是由此得到的记账:它把中心与这些类相加,重新得到整个群的阶。

确切地说,对有限群 G,从每个落在中心 Z(G) 之外的共轭类中各取一个代表元 g_i,则 |G| = |Z(G)| + 对 i 求和 [G : C_G(g_i)]。每一项 [G : C_G(g_i)] 是一个非平凡共轭类的大小,作为指数它整除 |G| 且大于 1。

这个看似简单的等式是一员主力。由于当 |G| 是 p 的幂时每个非平凡类项都被 p 整除,类方程迫使非平凡 p-群的中心非平凡——这是 p-群理论的基石。更一般地,它是证明中心元存在、推导 Sylow 定理以及约束子群与类可能阶数的标准工具。

对 S_3,其中心平凡(|Z| = 1),类方程为 6 = 1 + 2 + 3:单独的恒等、两个 3-循环的类与三个对换的类。对四元数群 Q_8,则为 8 = 2 + 2 + 2 + 2,呈现出阶为 2 的中心与三个大小为 2 的非平凡类。

S_3 与四元数群 Q_8 的类方程。

又称
class formula类公式類公式