maths.free › Abstract Algebra › Group Actions › Groups Acting on Sets

Groups Acting on Sets

Let X be a set and G be a group. A (left) action of G on X is a map G \times X \rightarrow X given by (g,x) \mapsto gx, where ex = x for all x \in X; (g_1 g_2)x = g_1(g_2 x) for all x \in X and all g_1, g_2 \in G

Groups Acting on Sets

Let \(X\) be a set and \(G\) be a group. A (left) action of \(G\) on \(X\) is a map \(G \times X \rightarrow X\) given by \((g,x) \mapsto gx\), where

  1. \(ex = x\) for all \(x \in X\);

  2. \((g_1 g_2)x = g_1(g_2 x)\) for all \(x \in X\) and all \(g_1, g_2 \in G\).

Under these considerations \(X\) is called a \(G\)-set. Notice that we are not requiring \(X\) to be related to \(G\) in any way. It is true that every group \(G\) acts on every set \(X\) by the trivial action \((g,x) \mapsto x\); however, group actions are more interesting if the set \(X\) is somehow related to the group \(G\).

Example

Let \(G = GL_2( {\mathbb R} )\) and \(X = {\mathbb R}^2\). Then \(G\) acts on \(X\) by left multiplication. If \(v \in {\mathbb R}^2\) and \(I\) is the identity matrix, then \(Iv = v\). If \(A\) and \(B\) are \(2 \times 2\) invertible matrices, then \((AB)v = A(Bv)\) since matrix multiplication is associative.

Example

Let \(G = D_4\) be the symmetry group of a square. If \(X = \{ 1, 2, 3, 4 \}\) is the set of vertices of the square, then we can consider \(D_4\) to consist of the following permutations: \[\begin{aligned}\end{aligned}\]. The elements of \(D_4\) act on \(X\) as functions. The permutation \((1 \, 3)(2 \, 4)\) acts on vertex \(1\) by sending it to vertex \(3\), on vertex \(2\) by sending it to vertex \(4\), and so on. It is easy to see that the axioms of a group action are satisfied.

In general, if \(X\) is any set and \(G\) is a subgroup of \(S_X\), the group of all permutations acting on \(X\), then \(X\) is a \(G\)-set under the group action \[\begin{aligned}\end{aligned}\] for \(\sigma \in G\) and \(x \in X\).

Example

If we let \(X = G\), then every group \(G\) acts on itself by the left regular representation; that is, \((g,x) \mapsto \lambda_g(x) = gx\), where \(\lambda_g\) is left multiplication: \[\begin{aligned}e \cdot x = \lambda_e x = ex = x \\ (gh) \cdot x = \lambda_{gh}x = \lambda_g \lambda_h x = \lambda_g(hx) = g \cdot ( h \cdot x)\end{aligned}\]. If \(H\) is a subgroup of \(G\), then \(G\) is an \(H\)-set under left multiplication by elements of \(H\).

If \(G\) acts on a set \(X\) and \(x, y \in X\), then \(x\) is said to be \(G\)-equivalent to \(y\) if there exists a \(g \in G\) such that \(gx =y\). We write \(x \sim_G y\) or \(x \sim y\) if two elements are \(G\)-equivalent.

Condensed: the full section is in Judson, Abstract Algebra: Theory and Applications.

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