Anar al contingut

Orde (teoria de grups)

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

En teoria de grups, una de les branques de les matemàtiques, el terme orde s'utilisa en dos sentits estretament relacionats:

  • L'orde d'un grup és el seu cardinalidad, és dir, el número d'elements que té.
  • L'orde, a voltes periodo, d'un element a d'un grup és el sancer positiu m més chicotet tal que am = i (a on i denota l'element identitat, també cridat neutre, del grup, i am denota el producte de m copies de a). Si no existix tal m, es diu que a té un orde infinit.[1]

Denotem l'orde d'un grup G per ord(G) o |G| i el d'un element a∈G per ord(a) o |a|. Es pot notar que l'orde d'un element (en el segon sentit expost) coincidix en l'orde del subgrup generat per dit element (en el primer sentit).

Relació entre l'orde d'un grup i la seua estructura

Si l'orde del grup G és 1, llavors el grup és trivial. Si un element té orde 1, llavors l'element és necessàriament l'identitat. Si un element de G té orde 2, dit element és igual al seu invers; si tots els elements del grup tenen orde 2, llavors el grup resulta abeliano ya que, per a dos elements qualssevol a,b∈G:

ab=(bb)ab(aa)=b(ba)(ba)a=ba.

Subgrups generats per un element

Si G és un grup i a és un element del mateix, es denota per ⟨a⟩={ak:k∈ℤ} el subgrup generat per a. Llavors l'orde de l'element a és igual a l'orde del subgrup ⟨a⟩. En el cas de que ord⁡(a)=n∈ℕ siga finit, el subgrup ⟨a⟩ resulta isomorfo a ℤn. Quan l'orde de a és infinit, s'obté que ⟨a⟩ és isomorfo a ℤ.

Divisores de l'orde del grup

Si G és un grup finit, i ya que l'orde de qualsevol element a∈G és igual al número d'elements del subgrup ⟨a⟩, l'orde de qualsevol element de G té que ser necessàriament menor o igual que l'orde de G. Es dona un resultat més fort: l'orde de qualsevol element de G deu ser un divisor de l'orde de G; equivalentement, donat un element a∈G, l'orde del subgrup ⟨a⟩ deu dividir a l'orde de G.

L'extensió d'este resultat a subgrups més generals es coneix com el teorema de Lagrange: donat un grup finit G i un subgrup seu H, l'orde de H dividix a l'orde de G. El cocient |G|/|H| es coneix com l'índex de H en G, i es denota en ocasions com |G:H|.

Per una atra part, encara que l'orde de cada element d'un grup finit G dega dividir a l'orde del grup, no està garantisat que, per a cada divisor de |G|, existixca un element en dit orde. En el cas dels divisores primers, el teorema de Cauchy sí garantisa que, si p és un divisor primer de |G|, llavors existix un element a∈G l'orde del qual és p.

Eixemples

Siga el grup G = {1,-1,i,-i}, en l'operació multiplicació de complexos. Llavors es poden obtindre els següents órdens:

  • L'orde del grup complet és 4, ya que el grup està format per quatre elements. O siga, ord (G) = 4.
  • L'orde de l'element 1 és 1, o siga, ord (1) = 1.
  • L'orde de l'element -1 és 2, o siga, ord (-1)= 2, ya que (-1)·(-1)=1.
  • L'orde de l'element i és 4, o siga, ord (i) = 4, ya que = i·i·i·i = (-1)·i·i = (-1)·(-1) = 1.
  • L'orde de l'element -i és 4, o siga, ord (-i)= 4, ya que (-i)·(-i)·(-i)·(-i) = (-1)·(-1)·(-1)·(-1)·i·i·i·i = 1·1·i·i·i·i = 1.


Siga   G=ℤn   el grup format per les classes d'equivalència mòdul n, a on l'operació del grup és la suma. Llavors l'orde de qualsevol element k ≠ 0 és n/d, a on d és el màxim comú divisor entre n i k.


Referències

  1. ↑ Àlgebra moderna (1970) Herstein, I.N. Editorial Trillas, Mèxic, D.F. pág.51