设 H⩽G,a∈G。
- 左陪集:aH={ah∣h∈H}
- 右陪集:Ha={ha∣h∈H}
a 称为该陪集的代表元。
陪集的基本性质
- 大小相等:∣aH∣=∣H∣(映射 h↦ah 是双射)
- H 自身是陪集:eH=H=He
- a∈aH:因为 a=ae∈aH
- aH=H⟺a∈H
- aH=bH⟺a−1b∈H(左陪集相等的充要条件)
- 任意两个左陪集要么相等,要么不相交:aH∩bH=∅⇒aH=bH
Lagrange 定理
设 G 为有限群,H⩽G,则 ∣H∣ 整除 ∣G∣,且
∣G∣=∣H∣⋅[G:H]
其中 [G:H] 是 H 在 G 中的指数(即不同左陪集的个数)。
重要推论
- 元素的阶整除群的阶:∀a∈G,有 ∣a∣∣∣G∣
- 素数阶群必为循环群:若 ∣G∣=p(素数),则 G≅Zp
- a∣G∣=e:对任意有限群 G 和任意 a∈G
陪集分解
G 可以写成互不相交的左陪集的并:
G=a1H∪a2H∪⋯∪akH
其中 k=[G:H],{a1,a2,…,ak} 称为 H 在 G 中的一个左陪集代表系。
双重陪集
设 H,K⩽G,对 a∈G,定义双重陪集:
HaK={hak∣h∈H,k∈K}
双重陪集也对 G 构成划分。
指数公式
设 K⩽H⩽G,则
[G:K]=[G:H]⋅[H:K]