抽象代数学における剰余群
📂抽象代数抽象代数学における剰余群
定義
H⊂Gのすべての剰余類の集合をG/Hとしよう。(aH)∗ (bH)=(ab)Hとしてよく定義された二項演算∗が存在する場合、⟨G/H,∗⟩を商群factor groupと言う。
定理
H⩽Gとしよう。H◃GであることとG/Hが群であることは同値だ。
説明
H◃Gということは、HがGの正規部分群であるということだ。
二項演算∗は剰余類の代表元だけで計算する二項演算で、集合G/Hが商群を形成するようにする。G/Hがなぜ群を形成するか直感的に理解できないなら、剰余類の概念が誤っている可能性が高い。
証明
(⟹) (aH)(bH)=(ab)Hであることを示せばよい。
Hは正規部分群なので、h1b∈Hbの場合、bh3∈bHを満たす何らかのh3∈Hが存在する。ah1∈aHとbh2∈Hに対して
(ah1)(bh2)=a(h1b)h2=abh3h2=ab(h3h2)∈(ab)H
したがって(aH)(bH)⊂(ab)Hであり、このプロセスを逆にすると(ab)H⊂(aH)(bH)であるから
(aH)(bH)=(ab)H
(⟸) gH=Hgであることを示せばよい。
x∈gHそしてg−1∈g−1Hの場合
(xH)(g−1H)=(xg−1)H
なので、h:=xg−1∈Hでなければならない。一方で x=hgなので
x∈Hg
したがってgH⊂Hgであり、このプロセスを逆にするとHg⊂gHであるから
gH=Hg
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