中心 (群论)

在抽象代数中,群

G

{\displaystyle G}

的中心

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

是所有在

G

{\displaystyle G}

中和

G

{\displaystyle G}

的所有元素可交换的元素的集合,也就是:

Z

(

G

)

=

{

z

G

g

z

=

z

g

,

g

G

}

{\displaystyle Z\left(G\right)=\left\{z\in G\mid gz=zg,\forall g\in G\right\}}

注意

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

是一个

G

{\displaystyle G}

的子群:若

x

{\displaystyle x}

y

{\displaystyle y}

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

中,则

(

x

y

)

g

=

x

(

y

g

)

=

(

x

g

)

y

=

x

(

g

y

)

=

(

g

x

)

y

=

g

(

x

y

)

g

G

{\displaystyle \left(xy\right)g=x\left(yg\right)=\left(xg\right)y=x\left(gy\right)=\left(gx\right)y=g\left(xy\right)\quad \forall g\in G}

,故

x

y

{\displaystyle xy}

也在

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

中。同样的论证对于逆操作也成立。

而且,

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

是一个

G

{\displaystyle G}

的可交换子群,也是

G

{\displaystyle G}

的正规子群,甚至是

G

{\displaystyle G}

的严格特征子群,但不总是完全特征的。

G

{\displaystyle G}

的中心是整个

G

{\displaystyle G}

当且仅当

G

{\displaystyle G}

是可交换群。另一个极端是,若

Z

(

G

)

{\displaystyle Z\left(G\right)}

是平凡群,群可以是无中心的。

考虑映射

Φ

:

G

Aut

(

G

)

{\displaystyle \Phi :G\rightarrow \operatorname {Aut} \left(G\right)}

,这是到

G

{\displaystyle G}

的自同构群的映射,定义为:

G

{\displaystyle G}

中每个元素

G

{\displaystyle G}

Φ

{\displaystyle \Phi }

下的像是自同构

h

g

h

g

1

{\displaystyle h\longmapsto ghg^{-1}}

Φ

{\displaystyle \Phi }

的核是

G

{\displaystyle G}

的中心,而

Φ

{\displaystyle \Phi }

的像称为

G

{\displaystyle G}

的内自同构群,记为

Inn

(

G

)

{\displaystyle \operatorname {Inn} \left(G\right)}

,按照第一同构定理:

G

/

Z

(

G

)

Inn

(

G

)

{\displaystyle G/Z\left(G\right)\cong \operatorname {Inn} \left(G\right)}


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为什么String在Java中是不可变的?深度剖析背后的设计哲学