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과학

군 자기동형

군 자기동형과학
영어
Group automorphism
정의
G에서 G로 가는 군 동형
자기동형군
Aut(G)
연산
함수의 합성
군 자기동형은 한 군에서 자기 자신으로 가는 군 동형이다. 원소들을 전단사로 다시 배치하면서 군의 연산을 보존한다. 같은 군 G의 모든 자기동형은 함수 합성 아래 군을 이루며 이를 Aut(G)라고 쓴다.

아무 순열이나 되는 것은 아님

자기동형은 집합 G의 순열이지만 모든 순열이 자기동형은 아니다. 원소들을 다시 배치한 뒤에도 곱셈이나 덧셈의 구조가 보존되어야 한다. 특히 군의 항등원은 자기 자신으로 가고 각 원소의 위수도 유지된다.

정수 덧셈의 예

정수 덧셈군에서 f(n)=−n은 자기동형이다. 합을 보존하고 두 번 적용하면 원래 수로 돌아오므로 전단사다. 반면 f(n)=2n은 연산을 보존하지만 홀수에 도달하지 못해 정수 전체의 자기동형은 아니다.

켤레 변환

고정한 원소 g에 대해 x를 gxg⁻¹로 보내는 함수는 군 자기동형이다. 이를 내부 자기동형이라고 한다. 가환군에서는 모든 켤레 변환이 항등함수이지만 가환군의 모든 자기동형이 항등함수인 것은 아니다. 정수 덧셈의 부호 반전이 그 차이를 보여 준다.

자기동형들을 합성하기

두 자기동형을 합성하면 다시 연산을 보존하는 전단사가 된다. 항등함수도 자기동형이고 역함수도 자기동형이다. 이 구조가 자기동형군이며, 원래 군이 가환이라는 사실만으로 자기동형군까지 언제나 가환이라고 가정할 수는 없다.

관련 문서

군 동형 / 군 준동형 / 군 (수학) / 가환군 / 위수 (군론) / 함수의 합성