koodev

'subgroup'에 해당되는 글 1건

  1. Subgroup으로 생성되는 Left Coset

Subgroup으로 생성되는 Left Coset

Math

앞서 Coset을 다음과 같이 정의했다.

aN = { gG | g = an for some nN}

즉, Group G에서 Homomorphism φ 와 Kernel N을 가질 때, 엘리먼트 a의 Coset은 aN들이다.

그런데 궂이 Homomorphism의 Kernel을 안쓰고도 Coset을 정의할 수도 있다. Group G의 Subgroup HLeft Coset은 아래와 같다.

aH = {ah | hH}

Left에 a가 위치함을 기억해두자. 즉, Kernel 집합 대신에 원래 Group의 Subgroup을 쓴 것이다. Kernel도 Group G의 Subgroup이라는 것을 떠올려보자.

그리고 위의 정의에 따르면 Subgroup H도 coset이다. 왜냐하면 H = 1H 이기 때문이다.

이렇게 만들어진 Coset들은 Congruence Relation을 이루는 Equivalence Class이다.

ab if b = ah, for some hH

위와같이 Coset이 Subgroup H로 정의되었을 때, 왜 Congruence한 것들끼리 Equivalence Relation을 갖게 되는지 살펴보자.

우선 Equivalence Relation이 되는 조건에는 어떤 것들이 있었는지 기억을 더듬어보자.

  1. Transitive: If a ~ b and b ~ c, then a ~ c
  2. Symmetric: If a ~ b, then b ~ a
  3. Reflexive: a ~ a for all aS

Subgroup의 특성을 떠올리면서 하나씩 살펴보자.

Transitivity: ab 이고, bc 라고 해보자. 이는 곧 b = ah, c = bh' for some h, h'H 이다. 두 식을 합치면, c = ahh' 가 된다. 근데 H는 Subgroup이기 때문에 두 h, h'를 Composition하면 hh'H 역시 H 이다. 따라서 ac 가 된다.

Symmetry: ab 라면 b = ah 가 된다. 양 변에 h-1 씩 Composition 해 주면, a = bh-1 이 된다. h-1H 이므로 ba 가 된다.

Reflexivity: a = a1 이고 1 ∈ H 이므로 aa 이다.

Equivalence Class들을 통해 Partition을 형성할 수 있다는 사실을 생각하면 아래 내용을 이끌어낼 수 있다.

Corollary. 어떤 Group에서 어떤 Subgroup에 대한 Left Coset 들은 해당 Group의 Partition을 형성한다.

Left Coset aH는 Group G의 특정 부분집합을 나타낸다. Equivalence Relation에서 서로 다른 표현(예를 들면, a ~ b에서 aNbN은 같은 Coset을 나타냄)이 결국은 같은 부분집합을 나타낼 수도 있다는 것을 생각해보면, aHa를 포함하는 유니크한 Coset이지만 역시 다른 표기법으로 나타낼 수 있다는 사실을 유추해낼 수 있다.

aH = bH if and only if ab

만일 aH와 bH가 공통의 엘리먼트를 갖고 있다면 이 둘은 서로 같다.

예를 들어 Group G를 Symmetric Subgroup S3이며 G = {1, x, x2, y, xy, x2y} 라고 해보자. xy는 아래와 같은 Permutation Matrix이다.

x =
010
001
100
 ,  y =
010
100
001

x는 한 칸씩 시프트(123이 231로)하는 Permutation이고, y는 3을 고정시키고 1과2를 바꾸는 Permutation이다. 여기서 엘리먼트 xy를 가지고 Cyclic Subgroup을 만들 수 있는데, (xy)(xy) = 1 이므로 H = {1, xy} 가 되어 Order 2를 갖는다. 그러면 Group G에서 Subgroup H의 Left Coset들은 아래와 같이 세 개가 나올 수 있다.

{1, xy} = H = xyH
{x, x2y} = xH = x2yH
{x2, y} = x2H = yH

세 번째 식이 좀 헷갈리는데 계산해보면 yxy = x2 이 된다. 이 예에서도 보면 Left Coset들로 전체 Group이 Partition됨을 확인할 수 있다.

'Math' 카테고리의 다른 글

Right Coset  (0) 2017.06.27
Lagrange's Theorem과 Counting Formular  (0) 2017.06.22
Congruence Relation & Coset  (0) 2017.06.10
Equivalence relations (3) - fibres  (0) 2017.06.08
Equivalence relations (2) - Bar 표현식  (0) 2017.06.02