กลุมการจัดลำดับ (Permutation Groups)
บทนิยาม ให้ S เป็นเซตที่ไม่ว่าง จะเรียกฟังก์ชัน
f: S ฎ S ว่าการจัดลำดับบนเซต S (permutation
on S) ถ้า f เป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งจาก S ไปทั่วถึง S
ให้ Sym(S) แทนเซตของการจัดลำดับทั้งหมดบนเซต S
และ Sn แทนเซตของการจัดลำดับทั้งหมดบนเซตอันตะ S ที่มีสมาชิก
n ตัว
ถ้า f,g เป็นการจัดลำดับบนเซต S ผลคูณของ f และ g ซึ่งเขียนแทนด้วย fg
คือฟังก์ชันประกอบ gof
ทฤษฏีบท Sym(S) เป็นกลุ่มภายใต้การคูณของการจัดลำดับ
และเรียกว่ากลุ่มสมมาตรและ
จะเรียกกลุ่ม Sn ว่ากลุ่มสมมาตรบนสมาชิก n ตัว (symmetric
group on n element)
บทนิยาม ให้ S เป็นเซตที่ไม่ว่าง f ฮ
Sym(S)
จะเรียกว่า k-รอบ (k-cycle) หรือ รอบที่มีความยาว k (cycle of length
k ) ถ้ามีสมาชิก a1,a2,..,akฮ
S ทำให้
f(a1) = a2, f(a2)= a3,...,f(ak-1)=ak,f(ak)=
a1 และ f(x) = x ทุก x ฮ S-{a1,a2,..,ak
} และเขียนแทนด้วย f = ( a1 a2 ... ak )
อาจเขียนแทน f ในนิยามด้วย f = ( a2 a3 ...
ak a1) หรือ f = (a3 a4 ...
a1 a2)
หรือ ...f = (ak a1 ... ak-2 ak-1)
ซึ่งเขียนได้ k วิธีที่แตกต่างกันขึ้นกับตัวเริ่มต้น
และถ้า k = 1 จะเขียนแทนด้วย (1) ซึ่งคือการจัดลำดับเอกลักษณ์หรือคือฟังก์ชันเอกลักษณ์
บทนิยาม ให้ f = ( a1 a2 ...
ak ) และ g = ( b1 b2 ... bm )
เป็นรอบใน Sym(S) จะเรียก f และ g ว่ารอบที่ไม่มีส่วนร่วม (disjoint cycle)
ถ้า ai น bj ทุก i,j และ
ถ้า f ฮ Sym(S) - {(1)} แล้ว f จะไม่มีส่วนร่วมกับ
(1)
ทฤษฏีบท ถ้า f,g ฮ Sym(S)
เป็นรอบที่ไม่มีส่วนร่วม แล้ว fg = gf
ทฤษฏีบท การจดลำดับใด ๆ ใน Sn
ซึ่งไม่ใช่การจัดลำดับเอกลักษณ์ สามารถเขียนในรูปผลคูณของรอบที่ไม่มีส่วนร่วมซึ่งมีความยาวมากกว่า
1 ได้เพียงวิธีเดียว(ถ้าไม่คำนึงถึงลำดับของผลคูณของรอบในผลคูณ)
บทนิยาม รอบ (a1 a2)
ที่มีความยาว 2 จะเรียกว่า คู่สลับ (transposition)
รอบ ( a1 a2 ... an ) สามารถเขียนในรูปผลคูณของคู่สลับได้คือ
( a1 a2 ... an ) = (a1
a2)(a1 a3)(a1 a4)...(a1
an)
บทนิยาม การจัดลำดับคู่ (even permutation) หมายถึงการจัดลำดับซึ่งสามารถเขียนในรูปผลคูณของคู่สลับจำนวนคู่
และ การจัดลำดับคี่ (odd permutation) หมายถึงการจัดลำดับซึ่งสามารถเขียนในรูปผลคูณของคู่สลับจำนวนคี่
ทฤษฏีบท ให้ An เป็นเซตของการจัดลำดับคู่ทั้งหมดใน
Sn (n >1) แล้ว An เป็นกลุ่มย่อยของ Sn
ที่มี |An | = n!/2 เรียกกลุ่ม An นี้ว่ากลุ่มสลับบนสมาชิก
n ตัว (alternating group on n element)