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内自同构(inner automorphism)一类特殊的自同构。若g是群G中一个元,则映射给出群G的一个自同构,称这样的自同构为群G的内自同构。
定义
在抽象代数的群论中,内自同构是群的自同构的一种。设g为群G的一个元素,则g对应的内自同构,是以g的共轭作用定义如下
群G的一个自同构,如果是G的元素的共轭作用,便称为内自同构。
内自同构(inner automorphism)是一类特殊的自同构,若g是群G中一个元,则映射给出群G的一个自同构,称这样的自同构为群G的内自同构。
群G的所有内自同构在映射的合成运算下构成一个群,称为G的内自同构群,常记为Inn (G)。若G为交换群,则Inn(G)={1}。群G的内自同构群是它的自同构群的正规子群,群G的内自同构群同构于商群G/Z(G),其中Z(G)为G的中心,即Inn (G)-G/Z (G)。群G的不是内自构的自同构称为外自同构。商群Out (G) =Aut (G) /Inn (G)称为G的外自同构群。外自同构群的元素一般不是自同构。
性质
(1)若g 在G 的中心Z(G )内,则 是平凡的。因此阿贝尔群的内自同构都是平凡的。一般而言, 的不动点集,正是g 的中心化子CG( g )。
(2)内自同构 的逆元是 。两个内自同构 的复合是 。
(3)由群的中心的基本性质可知,若Inn(G )是循环群,则Inn(G )是平凡群。
(4)若Inn(G )=Aut(G )且G 无中心,则G称为完备群。
(5)若G是完满群且Inn(G )是单群,则G称为拟单群。
(6)设R是半完备环,R的内自同构群为G,若对任意0≠e=e~2∈R,1+e是R中的可逆元,则R在G作用下的不变元是R的中心。
内自同构群
群G 的内自同构组成内自同构群Inn(G )。内自同构群Inn(G )与群G对其中心Z(G )的商群G/Z(G )同构。
内自同构群Inn(G )是G 的自同构群Aut(G )中的正规子群,其对应商群记为Out(G )=Aut(G)/Inn(G ),称为外自同构群。
上述关系可以用以下两个短正合列表示:
正规子群
群G 的子群H 是G 的正规子群,当H 在G 的任一内自同构的作用下不变。这时G 的内自同构限制到H上是H 的自同构(未必是H 的内自同构),因而有群同态 。这个群同态的核是H 在G 中的中心化子CG(H )。
对一般的子群H,可取其在G 中的正规化子NG(H ),则H 是NG(H )的正规子群,故有群同态 ,其核是CG(H )。因此NG(H )/CG(H )可以嵌入到Aut(H )内,即 是单射。