对称群是由N个元素的所有置换组成的群。一个置换对应于一个排列。前面讲到了的正三角形的symmetry group和二面体群
D
3
D_3
D3都实际上是对称群。对称群的符号是S,比如
S
3
S_3
S3就有六个元素,事实上它同构于
D
3
D_3
D3。所以再讨论
S
3
S_3
S3就没有什么意思了。所以来看
S
4
S_4
S4吧。因为是四元素的置换,4元素的所有排列是
4
!
=
24
4!=24
4!=24种。凯莱图有几种画法。
最简单的用(1 2)、(1 3)和(1 4)作为生成元,凯莱图如下:
图中虽然线条重叠,但是重叠的颜色是一样的,哈哈,数学是不是特别美呢?这不是巧合,可以证明,无论怎么变换生成元和元素位置,只要按上述画法,重叠的线条颜色一定一样。但是这种画法,重叠得并不好看,在三维时间找不到对应的空间构型。我们换个生成元,比如用(1 2)和(1 2 3 4)这两个置换。
将群里的元素简化为点,再看看效果:
这样就非常清晰了,原来是一个切了角的正八面体啊。为了避免线段的重叠和简化模型,一般使用两个生成元来绘制对称群的凯莱图。对称群的子群叫置换群。因为
S
4
S_4
S4的乘法表太复杂,我这里就不写乘法表出来了。