高等群论

正规化子

给定坐落在更大群里的一个子群,你可能想把周围扩大,直到该子群变成正规的——即在周围一切元素的共轭下不变。正规化子就是这种最大的周围:使所选子群正规的最大子群。

形式地,对 G 的子群 H,正规化子为 N_G(H) = { g 属于 G : g H g^{-1} = H }。它是 G 中包含 H 的子群,且按构造 H 在 N_G(H) 中正规;而且 N_G(H) 是 G 中具此性质的最大子群。注意它与中心化子的区别:正规化子只要求共轭把集合 H 整体送回自身,并不要求逐个固定每个元素,故 C_G(H) 始终包含于 N_G(H)。

正规化子组织起一个子群与群其余部分的相互作用。由作用在子群上的共轭作用应用轨道-稳定子定理,H 的共轭子群个数等于 [G : N_G(H)],故自正规子群(N_G(H) = H)拥有可能最多的共轭子群个数。尤其是 Sylow 子群的正规化子,对 Sylow 理论及整个有限群论中的计数论证至关重要。

在 S_3 中取 H = { e, (1 2) }。它的正规化子就是 H 自身,因为用 3-循环共轭 (1 2) 会得到不同的对换,把 H 移到不同的子群。故 H 有 [S_3 : H] = 3 个共轭子群,即由各对换生成的三个阶为 2 的子群。

S_3 中一个自正规的阶 2 子群。