试求出三次对称群 S3={(1),(12),(13),(23),(123),(132)} 的所有子群.并利用Lagrange定理说
试求出三次对称群 S3={(1),(12),(13),(23),(123),(132)} 的所有子群.并利用Lagrange定理说明理由.
易知S3的以下六个子集
H1={(1)} H2={(1)(12)} H3={(1)(13)} H4={(1)(23)} H5={(1)(1 23)(1 32)} H6=S3;对置换乘法都是封闭的因此都是S3的子群.
下证S3仅有这六个子群.
设H为S3的任一非平凡子群则由于|H|是|S3|=6的因数故只能|H|=23.
当|H|=2时H中除单位元(1)外另一个元素只能是一个2阶元.但S3的2阶元只有三个即(12)(13)(23)因此H只能是H2H3H4.
当|H|=3时由Lagrange定理知H中元素的阶必为3的因数即只能是1或3.因此此时H中除单位元外另两个元素必定都是3阶元.但S3中的三阶元有且仅有两个即(123)和(132)因此此时只能H=H5.
综上所述可知S3有且仅有以上六个子群.
易知S3的以下六个子集H1={(1)},H2={(1),(12)},H3={(1),(13)},H4={(1),(23)},H5={(1),(123),(132)},H6=S3;对置换乘法都是封闭的,因此都是S3的子群.下证S3仅有这六个子群.设H为S3的任一非平凡子群,则由于|H|是|S3|=6的因数,故只能|H|=2,3.当|H|=2时,H中除单位元(1)外,另一个元素只能是一个2阶元.但S3的2阶元只有三个,即(12),(13),(23),因此,H只能是H2,H3,H4.当|H|=3时,由Lagrange定理知,H中元素的阶必为3的因数,即只能是1或3.因此,此时H中除单位元外,另两个元素必定都是3阶元.但S3中的三阶元有且仅有两个,即(123)和(132),因此,此时只能H=H5.综上所述可知,S3有且仅有以上六个子群.