maths.free › Abstract Algebra › Permutation Groups › Dihedral Groups

Dihedral Groups

Another special type of permutation group is the dihedral group. Recall the symmetry group of an equilateral triangle in . Such groups consist of the rigid motions of a regular n-sided polygon or n-gon.

Dihedral Groups

Another special type of permutation group is the dihedral group. Recall the symmetry group of an equilateral triangle in . Such groups consist of the rigid motions of a regular \(n\)-sided polygon or \(n\)-gon. For \(n = 3, 4, \ldots\), we define the nth dihedral group to be the group of rigid motions of a regular \(n\)-gon. We will denote this group by \(D_n\). \(D_n\) the dihedral group We can number the vertices of a regular \(n\)-gon by \(1, 2, \ldots, n\) (). Notice that there are exactly \(n\) choices to replace the first vertex. If we replace the first vertex by \(k\), then the second vertex must be replaced either by vertex \(k+1\) or by vertex \(k-1\); hence, there are \(2n\) possible rigid motions of the \(n\)-gon. We summarize these results in the following theorem.

Example

The group of rigid motions of a square, \(D_4\), consists of eight elements. With the vertices numbered \(1\), \(2\), \(3\), \(4\) (), the rotations are \[\begin{aligned}r & = (1 \, 2 \, 3 \, 4) \\ r^2 & = (1 \, 3)(2 \, 4) \\ r^3 & = (1 \, 4 \, 3 \, 2) \\ r^4 & = (1)\end{aligned}\] and the reflections are \[\begin{aligned}s_1 & = (2 \, 4) \\ s_2 & = (1 \, 3)\end{aligned}\]. The order of \(D_4\) is \(8\). The remaining two elements are \[\begin{aligned}r s_1 & = (1 \, 2)(3 \, 4) \\ r^3 s_1 & = (1 \, 4)(2 \, 3)\end{aligned}\].

The Motion Group of a Cube

We can investigate the groups of rigid motions of geometric objects other than a regular \(n\)-sided polygon to obtain interesting examples of permutation groups. Let us consider the group of rigid motions of a cube. By rigid motion, we mean a rotation with the axis of rotation about opposing faces, edges, or vertices. One of the first questions that we can ask about this group is what is its order? A cube has \(6\) sides. If a particular side is facing upward, then there are four possible rotations of the cube that will preserve the upward-facing side. Hence, the order of the group is \(6 \cdot 4 = 24\). We have just proved the following proposition.

A permutation group is a very concrete representation of a group, and Sage support for permutations groups is very good making Sage a natural place for beginners to learn about group theory.

Now you Không máy tính nào có thể tính toán được nó, nhưng các mảnh của nó có thể tính toán được. Thử một trong những cách dưới đây, hoặc gõ theo ý bạn.

Để cho anh làm việc

Một tài khoản miễn phí thêm ghi chú vào mỗi bài học, ghi chép những gì bạn đã hoàn thành, các bài toán bạn giải quyết ở một nơi, và một giáo viên bạn có thể hỏi về trang này. Toán học là mở cho mọi người, dù có đăng nhập hay không.

Đăng ký Đăng nhập

Ký hiệu được dùng ở đây

Nhấn vào bất kỳ ký hiệu nào để xem định nghĩa đầy đủ, một bức ảnh, và ý nghĩa của từng chữ cái trong nó.

Câu hỏi người ta hỏi

What is a group, in plain words?

A set with one operation that is associative, has an identity, and lets every element be undone. Symmetries of any object form a group. That is where the idea came from.

What is the difference between a ring and a field?

A ring has addition and multiplication that behave like the integers (you cannot always divide); a field is a ring where every non-zero element has a reciprocal, like the rationals or the reals.

Một số phần của trang này được chuyển từ Judson, Abstract Algebra: Theory and Applications (GFDL 1.3). Được nén lại và giải thích lại ở đây; lỗi là của chúng tôi.

More in Abstract Algebra