Lompat ke isi

Tindakan grup (matematika): Perbedaan antara revisi

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Maintenance script (bicara | kontrib)
Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29216348; atribusi sumber disertakan.
 
Maintenance script (bicara | kontrib)
Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi
 
Baris 1: Baris 1:
[[File:Group_action_on_equilateral_triangle.svg|thumb|right|280px|Group action on equilateral triangle]]
Dalam [[matematika]], '''tindakan grup''' pada[[ruang (matematika)|ruang]] adalah [[homomorfisme grup]] dari [[grup (matematika)|grup]] tertentu ke dalam grup [[transformasi (geometri)|transformasi]] ruang. Demikian pula, tindakan kelompok pada [[struktur matematika]] adalah kelompok homomorfisme dari suatu kelompok ke dalam [[grup automorfisme]] dari struktur. Dikatakan bahwa grup '' bertindak '' pada ruang atau struktur. Jika suatu grup bertindak pada suatu struktur, biasanya juga akan bertindak atas objek yang dibangun dari struktur. Misalnya, kelompok [[Isometri Euklides|Isometri Euklid]] bekerja pada [[Ruang Euklidean]] dan juga pada gambar yang digambar di dalamnya. Secara khusus, ia bekerja pada himpunan dari semua [[segitiga]]. Demikian pula, kelompok [[simetri]] dari sebuah [[polihedron]] bekerja pada [[simpul (geometri)|simpul]], [[sisi (geometri)|tepi]], dan [[wajah (geometri)|wajah]] dari polyhedron.
Dalam [[matematika]], '''tindakan grup''' pada[[ruang (matematika)|ruang]] adalah [[homomorfisme grup]] dari [[grup (matematika)|grup]] tertentu ke dalam grup [[transformasi (geometri)|transformasi]] ruang. Demikian pula, tindakan kelompok pada [[struktur matematika]] adalah kelompok homomorfisme dari suatu kelompok ke dalam [[grup automorfisme]] dari struktur. Dikatakan bahwa grup '' bertindak '' pada ruang atau struktur. Jika suatu grup bertindak pada suatu struktur, biasanya juga akan bertindak atas objek yang dibangun dari struktur. Misalnya, kelompok [[Isometri Euklides|Isometri Euklid]] bekerja pada [[Ruang Euklidean]] dan juga pada gambar yang digambar di dalamnya. Secara khusus, ia bekerja pada himpunan dari semua [[segitiga]]. Demikian pula, kelompok [[simetri]] dari sebuah [[polihedron]] bekerja pada [[simpul (geometri)|simpul]], [[sisi (geometri)|tepi]], dan [[wajah (geometri)|wajah]] dari polyhedron.


Baris 6: Baris 8:


== Definisi ==
== Definisi ==
=== Tindakan grup kiri ===
=== Tindakan grup kiri ===
Jika adalah [[grup (matematika)|grup]] dengan elemen identitas , dan  adalah himpunan, maka ('' kiri '') '' tindakan grup ''  dari  pada  adalah sebuah fungsi
Jika adalah [[grup (matematika)|grup]] dengan elemen identitas , dan  adalah himpunan, maka ('' kiri '') '' tindakan grup ''  dari  pada  adalah sebuah fungsi
Baris 14: Baris 15:
(dengan  sering disingkat menjadi  atau  jika tindakan yang dipertimbangkan sudah jelas dari konteksnya)
(dengan  sering disingkat menjadi  atau  jika tindakan yang dipertimbangkan sudah jelas dari konteksnya)


yang memenuhi dua tindakanoma berikut:
yang memenuhi dua tindakanoma berikut:<ref>Eie & Chang. ''A Course on Abstract Algebra''. 2010. hlm. 144.</ref>


:
:{|
|Identitas:
|<math>e\cdot x = x</math>
|-
|Kesesuaian:
|<math>g\cdot(h\cdot x) = (gh) \cdot x</math>
|}


untuk  dan  pada  dan  pada .
untuk  dan  pada  dan  pada .
Baris 22: Baris 29:
Grup  dikatakan bertindak atas  (dari kiri). Himpunan  bersama dengan tindakan disebut ''himpunan''- (''kiri'').
Grup  dikatakan bertindak atas  (dari kiri). Himpunan  bersama dengan tindakan disebut ''himpunan''- (''kiri'').


Dari dua tindakanoma ini, dapat disimpulkan bahwa untuk  tetap di , fungsi dari  ke yang memetakan  ke  adalah [[bijeksi]], dengan bijeksi terbalik untuk peta yang sesuai . Oleh karena itu, salah satunya dapat secara setara mendefinisikan tindakan grup  pada  sebagai homomorfisme grup dari  ke grup simetris  dari semua bias dari  ke dirinya sendiri.
Dari dua tindakanoma ini, dapat disimpulkan bahwa untuk  tetap di , fungsi dari  ke yang memetakan  ke  adalah [[bijeksi]], dengan bijeksi terbalik untuk peta yang sesuai . Oleh karena itu, salah satunya dapat secara setara mendefinisikan tindakan grup  pada  sebagai homomorfisme grup dari  ke grup simetris  dari semua bias dari  ke dirinya sendiri.<ref>This is done, for example, by Smith. ''Introduction to abstract algebra''. 2008. hlm. 253.</ref>


=== Tindakan grup kanan ===
=== Tindakan grup kanan ===
Baris 33: Baris 40:
yang memenuhi tindakanoma [[analogi]]:
yang memenuhi tindakanoma [[analogi]]:


:
:{|
|Identitas:
|<math>x \cdot e = x</math>
|-
|Kesesuaian:
|<math>(x \cdot g) \cdot h = x \cdot (gh)</math>
|}


untuk  dan  pada  dan  pada .
untuk  dan  pada  dan  pada .
Baris 40: Baris 53:


== Tipe tindakan ==
== Tipe tindakan ==
Tindakan'' G ''pada'' X'' disebut:
Tindakan'' G ''pada'' X'' disebut:
* '''' jika ''X'' adalah [[himpunan kosong]] dan jika untuk setiap pasangan '' x '', '' y '' pada '' X '' maka '' g '' pada '' G '' dirumuskan . Misalnya, tindakan grup simetris '' X '' bersifat transitif, tindakan [[grup linear umum]] atau [[grup linear khusus]] ruang vektor '' V '' pada  bersifat transitif, tetapi tindakan [[grup ortogonal]] dari [[ruang Euklides]] '' E '' tidak transitif pada  (ini transitif pada [[unit bola]] dari '' E '', meskipun).
* '''' jika ''X'' adalah [[himpunan kosong]] dan jika untuk setiap pasangan '' x '', '' y '' pada '' X '' maka '' g '' pada '' G '' dirumuskan . Misalnya, tindakan grup simetris '' X '' bersifat transitif, tindakan [[grup linear umum]] atau [[grup linear khusus]] ruang vektor '' V '' pada  bersifat transitif, tetapi tindakan [[grup ortogonal]] dari [[ruang Euklides]] '' E '' tidak transitif pada  (ini transitif pada [[unit bola]] dari '' E '', meskipun).
Baris 55: Baris 67:
Selanjutnya, jika ''G ''bekerja pada [[ruang topologi]] '' X '', maka tindakannya adalah:
Selanjutnya, jika ''G ''bekerja pada [[ruang topologi]] '' X '', maka tindakannya adalah:


*''[[Himpunan pengembaraan|Pengembaraan]]'' jika setiap titik ''x'' pada ''X ''memiliki lingkungan ''U '' sehingga <math>\{g \in G : g \cdot U \cap U \neq \emptyset\}</math> is terhingga. Misalnya, tindakan <math>\mathbb Z^n</math> pada <math>\mathbb R^n</math> oleh translasi mengembara. tindakan [[grup pengembaraan]] pada setengah bidang Poincaré juga mengembara.
*''[[Himpunan pengembaraan|Pengembaraan]]'' jika setiap titik ''x'' pada ''X ''memiliki lingkungan ''U '' sehingga <math>\{g \in G : g \cdot U \cap U \neq \emptyset\}</math> is terhingga.<ref>William Thurston. [http://library.msri.org/books/gt3m/ The geometry and topology of three-manifolds]. 1980. hlm. 175.</ref> Misalnya, tindakan <math>\mathbb Z^n</math> pada <math>\mathbb R^n</math> oleh translasi mengembara. tindakan [[grup pengembaraan]] pada setengah bidang Poincaré juga mengembara.
*Jika '' X '' adalah [[ruang kompak lokal]] dan untuk setiap himpunan bagian kompak ''K''&thinsp;⊂&thinsp;''X'' thehimpunan <math>\{g \in G: gK \cap K \neq \emptyset \}</math> terbatas. Tindakan mengembara yang diberikan di atas juga terputus-putus. Di sisi lain, tindakan <math>\mathbb Z</math> pada <math>\mathbb{R}^2 \setminus \{(0,0)\}</math> given by <math>n\cdot (x, y) = (2^n x, 2^{-n} y)</math> wendering dan bebas tetapi tidak terputus-putus dengan benar.
*Jika '' X '' adalah [[ruang kompak lokal]] dan untuk setiap himpunan bagian kompak ''K''&thinsp;⊂&thinsp;''X'' thehimpunan <math>\{g \in G: gK \cap K \neq \emptyset \}</math> terbatas. Tindakan mengembara yang diberikan di atas juga terputus-putus. Di sisi lain, tindakan <math>\mathbb Z</math> pada <math>\mathbb{R}^2 \setminus \{(0,0)\}</math> given by <math>n\cdot (x, y) = (2^n x, 2^{-n} y)</math> wendering dan bebas tetapi tidak terputus-putus dengan benar.
*'''' jika '' G '' adalah grup topologi dan peta dari <math>G \times X \rightarrow X \times X : (g,x) \mapsto (g \cdot x,x)</math> adalah [[Peta layak|layak]]. Jika '' G '' adalah [[Grup diskrit|diskrit]] maka kesesuaian setara dengan diskontinuitas yang tepat untuk tindakan '' G ''.
*'''' jika '' G '' adalah grup topologi dan peta dari <math>G \times X \rightarrow X \times X : (g,x) \mapsto (g \cdot x,x)</math> adalah [[Peta layak|layak]].<ref>Tammo tom Dieck. [https://books.google.com/books?id=azcQhi6XeioC Transformation groups]. Walter de Gruyter & Co. 1987. Vol. 8. hlm. 29. doi:10.1515/9783110858372.312. ISBN 978-3-11-009745-0.</ref> Jika '' G '' adalah [[Grup diskrit|diskrit]] maka kesesuaian setara dengan diskontinuitas yang tepat untuk tindakan '' G ''.
* Dikatakan memiliki '' orbit diskrit '' jika orbit setiap '' x '' dalam '' X '' di bawah tindakan '' G '' diskrit dalam '' X ''.
* Dikatakan memiliki '' orbit diskrit '' jika orbit setiap '' x '' dalam '' X '' di bawah tindakan '' G '' diskrit dalam '' X ''.<ref>William Thurston. [http://library.msri.org/books/gt3m/ The geometry and topology of three-manifolds]. 1980. hlm. 175.</ref>
*'' tindakan ruang '' jika setiap titik '' x '' di '' X '' memiliki lingkungan '' U '' sedemikian rupa sehingga <math>\{g \in G : g \cdot U \cap U \neq \emptyset\} = \{ e \} </math>.
*'' tindakan ruang '' jika setiap titik '' x '' di '' X '' memiliki lingkungan '' U '' sedemikian rupa sehingga <math>\{g \in G : g \cdot U \cap U \neq \emptyset\} = \{ e \} </math>.<ref>Allen Hatcher. [http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/AT/ATpage.html Algebraic Topology]. Cambridge University Press. 2002. hlm. 72. ISBN 0-521-79540-0.</ref>


Jika ''X ''adalah[[Nol elemen#modul Nol|bukan nol]] [[modul (matematika)|modul]] atas [[gelanggang (matematika)|gelanggang]] ''R'' dan tindakan'' G'' adalahlinear-''R'' maka dikatakan
Jika ''X ''adalah[[Nol elemen#modul Nol|bukan nol]] [[modul (matematika)|modul]] atas [[gelanggang (matematika)|gelanggang]] ''R'' dan tindakan'' G'' adalahlinear-''R'' maka dikatakan
Baris 65: Baris 77:


==Orbit dan penstabil ==
==Orbit dan penstabil ==
Pertimbangkan grup '' G '' yang bertindak pada himpunan '' X ''.'' Orbit ''dari suatu elemen'' x ''dalam'' X '' adalah himpunan elemen dalam'' X ''di mana ''x '' dapat dipindahkan oleh elemen ''G'' . Orbit'' x'' adalah dengan:
Pertimbangkan grup '' G '' yang bertindak pada himpunan '' X ''.'' Orbit ''dari suatu elemen'' x ''dalam'' X '' adalah himpunan elemen dalam'' X ''di mana ''x '' dapat dipindahkan oleh elemen ''G'' . Orbit'' x'' adalah dengan:


Baris 85: Baris 95:


=== Titik tetap dan subgrup penstabil ===
=== Titik tetap dan subgrup penstabil ===
Diberikan '' g '' dalam '' G '' dan '' x '' dalam '' X '' dengan , dikatakan bahwa "'' x '' adalah titik tetap dari '' g ''" atau "'' g '' memperbaiki '' x ''". Untuk setiap '' x '' dalam '' X '', '''subkelompok penstabil''' dari '' G '' sehubungan dengan '' x '' (juga disebut '' grup isotropi '' atau '' kelompok kecil '') adalah himpunan semua elemen di '' G '' yang memperbaiki '' x '':
Diberikan '' g '' dalam '' G '' dan '' x '' dalam '' X '' dengan , dikatakan bahwa "'' x '' adalah titik tetap dari '' g ''" atau "'' g '' memperbaiki '' x ''". Untuk setiap '' x '' dalam '' X '', '''subkelompok penstabil''' dari '' G '' sehubungan dengan '' x '' (juga disebut '' grup isotropi '' atau '' kelompok kecil ''<ref>Claudio Procesi. [https://books.google.com/books?id=Sl8OAGYRz_AC&q=%22little+group%22+action&pg=PA5 Lie Groups: An Approach through Invariants and Representations]. Springer Science & Business Media. 2007. hlm. 5. ISBN 9780387289298.</ref>) adalah himpunan semua elemen di '' G '' yang memperbaiki '' x '':
:<math>G_x = \{g \in G \mid g \cdot x = x\}.</math>
:<math>G_x = \{g \in G \mid g \cdot x = x\}.</math>
Ini adalah [[subgrup]] dari '' G '', meskipun biasanya bukan yang normal. Tindakan '' G '' pada '' X '' adalah [[#Jenis aksi|bebas]] jika dan hanya jika semua penstabil trivial. Kernel '' N '' dari homomorfisme dengan grup simetris, , diberikan oleh [[persimpangan (teori himpunan)|persimpangan]] dari penstabil ''G<sub>x</sub>'' untuk '' x '' dalam '' X ''. Jika '' N '' sepele, tindakan tersebut dikatakan sesuai (atau efektif).
Ini adalah [[subgrup]] dari '' G '', meskipun biasanya bukan yang normal. Tindakan '' G '' pada '' X '' adalah [[#Jenis aksi|bebas]] jika dan hanya jika semua penstabil trivial. Kernel '' N '' dari homomorfisme dengan grup simetris, , diberikan oleh [[persimpangan (teori himpunan)|persimpangan]] dari penstabil ''G<sub>x</sub>'' untuk '' x '' dalam '' X ''. Jika '' N '' sepele, tindakan tersebut dikatakan sesuai (atau efektif).
Baris 96: Baris 106:
Orbit dan penstabil terkait erat. Untuk tetap '' x '' dalam '' X '', pertimbangkan peta ''f'':''G'' → ''X'' diberikan oleh ''g'' ↦ ''g''·''x''. Menurut definisi gambar ''f''(''G'') dari peta ini adalah orbit '' G ''·'' x ''. Syarat dua elemen untuk memiliki citra yang sama adalah
Orbit dan penstabil terkait erat. Untuk tetap '' x '' dalam '' X '', pertimbangkan peta ''f'':''G'' → ''X'' diberikan oleh ''g'' ↦ ''g''·''x''. Menurut definisi gambar ''f''(''G'') dari peta ini adalah orbit '' G ''·'' x ''. Syarat dua elemen untuk memiliki citra yang sama adalah
:<math>f(g)=f(h)\iff g\cdot x=h \cdot x \iff g^{-1}h \cdot x=x \iff g^{-1}h \in G_x \iff h \in gG_x</math>.
:<math>f(g)=f(h)\iff g\cdot x=h \cdot x \iff g^{-1}h \cdot x=x \iff g^{-1}h \in G_x \iff h \in gG_x</math>.
Dengan kata lain, <math> f(g) = f (h) </math> '' jika dan hanya jika '' <math> g </math> dan <math> h </math> berada di tempat yang sama [[kohimpunan]] untuk subgrup penstabil <math>G_x</math>. Jadi, [[Serat (matematika)|serat]] <math>f^{-1}(\{y\})</math> dari '' f '' di atas setiap '' y '' di '' G '' · '' x '' terkandung dalam koset tersebut, dan setiap koset tersebut juga muncul sebagai serat. Oleh karena itu '' f '' mendefinisikan ''bijeksi'' antara himpunan <math> G/G_x </math> kohimpunan untuk subgrup penstabil dan orbit '' G '' · '' x '', yang mengirimkan <math>gG_x \mapsto g \cdot x</math>. Hasil ini dikenal sebagai '' teorema penstabil orbit ''.
Dengan kata lain, <math> f(g) = f (h) </math> '' jika dan hanya jika '' <math> g </math> dan <math> h </math> berada di tempat yang sama [[kohimpunan]] untuk subgrup penstabil <math>G_x</math>. Jadi, [[Serat (matematika)|serat]] <math>f^{-1}(\{y\})</math> dari '' f '' di atas setiap '' y '' di '' G '' · '' x '' terkandung dalam koset tersebut, dan setiap koset tersebut juga muncul sebagai serat. Oleh karena itu '' f '' mendefinisikan ''bijeksi'' antara himpunan <math> G/G_x </math> kohimpunan untuk subgrup penstabil dan orbit '' G '' · '' x '', yang mengirimkan <math>gG_x \mapsto g \cdot x</math>.<ref>M. Artin, Algebra , Proposition 6.4 on p. 179</ref> Hasil ini dikenal sebagai '' teorema penstabil orbit ''.


Jika '' G '' berhingga maka teorema penstabil orbit, bersama dengan [[Teorema Lagrange (teori grup)|Teorema Lagrange]], memberikan
Jika '' G '' berhingga maka teorema penstabil orbit, bersama dengan [[Teorema Lagrange (teori grup)|Teorema Lagrange]], memberikan
Baris 105: Baris 115:


Hasil ini sangat berguna karena dapat digunakan untuk menghitung argumen (biasanya dalam situasi di mana '' X '' juga terbatas).
Hasil ini sangat berguna karena dapat digunakan untuk menghitung argumen (biasanya dalam situasi di mana '' X '' juga terbatas).


: '''Contoh:'''  Kita dapat menggunakan teorema penstabil orbit untuk menghitung automorfisme dari sebuah [[Graf (matematika diskret)|graf]]. Pertimbangkan [[grafik kubik]] seperti yang digambarkan, dan biarkan '' G '' menunjukkan grup [[Graf keautomorfan|keautomorfan]]. Kemudian ''G ''bertindak pada himpunan verteks {1, 2, ..., 8}, dan tindakan ini bersifat transitif seperti yang dapat dilihat dengan menyusun rotasi di sekitar pusat [[kubus]]. Jadi, dengan teorema penstabil orbit, <math>|G| = |G\cdot1||G_1| = 8|G_1|</math>. Menerapkan teorema sekarang ke penstabil '' G ''<sub> 1 </sub>, kita bisa mendapatkan <math>|G_1| = |(G_1)\cdot2||(G_1)_2|</math>. Setiap elemen '' G '' yang menetapkan 1 harus mengirim 2 ke 2, 4, atau 5. Sebagai contoh automorfisme tersebut pertimbangkan rotasi di sekitar sumbu diagonal melalui 1 dan 7 oleh <math>2\pi/3</math> yang membolehkan 2,4,5 dan 3,6,8, dan fix 1 dan 7. Jadi, <math>\left|(G_1)\cdot2\right| = 3</math>. Menerapkan teorema untuk ketiga kalinya memberikan <math>|(G_1)_2| = |((G_1)_2)\cdot3||((G_1)_2)_3|</math>. Setiap elemen '' G '' yang menetapkan 1 dan 2 harus mengirim 3 ke 3 atau 6. Mencerminkan kubus di bidang melalui 1,2,7 dan 8 adalah automorfisme yang mengirim 3 hingga 6, jadi <math>\left|((G_1)_2)\cdot3\right| = 2</math>. Salah satunya juga melihat bahwa <math>((G_1)_2)_3</math> hanya terdiri dari automorfisme identitas, karena setiap elemen dari '' G '' yang memperbaiki 1, 2 dan 3 juga harus memperbaiki semua simpul lainnya, karena mereka ditentukan oleh kedekatannya dengan 1, 2 dan 3. Menggabungkan perhitungan sebelumnya, sekarang kita bisa mendapatkan <math>|G| = 8\cdot3\cdot2\cdot1 = 48</math>.
: '''Contoh:'''  Kita dapat menggunakan teorema penstabil orbit untuk menghitung automorfisme dari sebuah [[Graf (matematika diskret)|graf]]. Pertimbangkan [[grafik kubik]] seperti yang digambarkan, dan biarkan '' G '' menunjukkan grup [[Graf keautomorfan|keautomorfan]]. Kemudian ''G ''bertindak pada himpunan verteks {1, 2, ..., 8}, dan tindakan ini bersifat transitif seperti yang dapat dilihat dengan menyusun rotasi di sekitar pusat [[kubus]]. Jadi, dengan teorema penstabil orbit, <math>|G| = |G\cdot1||G_1| = 8|G_1|</math>. Menerapkan teorema sekarang ke penstabil '' G ''<sub> 1 </sub>, kita bisa mendapatkan <math>|G_1| = |(G_1)\cdot2||(G_1)_2|</math>. Setiap elemen '' G '' yang menetapkan 1 harus mengirim 2 ke 2, 4, atau 5. Sebagai contoh automorfisme tersebut pertimbangkan rotasi di sekitar sumbu diagonal melalui 1 dan 7 oleh <math>2\pi/3</math> yang membolehkan 2,4,5 dan 3,6,8, dan fix 1 dan 7. Jadi, <math>\left|(G_1)\cdot2\right| = 3</math>. Menerapkan teorema untuk ketiga kalinya memberikan <math>|(G_1)_2| = |((G_1)_2)\cdot3||((G_1)_2)_3|</math>. Setiap elemen '' G '' yang menetapkan 1 dan 2 harus mengirim 3 ke 3 atau 6. Mencerminkan kubus di bidang melalui 1,2,7 dan 8 adalah automorfisme yang mengirim 3 hingga 6, jadi <math>\left|((G_1)_2)\cdot3\right| = 2</math>. Salah satunya juga melihat bahwa <math>((G_1)_2)_3</math> hanya terdiri dari automorfisme identitas, karena setiap elemen dari '' G '' yang memperbaiki 1, 2 dan 3 juga harus memperbaiki semua simpul lainnya, karena mereka ditentukan oleh kedekatannya dengan 1, 2 dan 3. Menggabungkan perhitungan sebelumnya, sekarang kita bisa mendapatkan <math>|G| = 8\cdot3\cdot2\cdot1 = 48</math>.


Hasil yang terkait erat dengan teorema penstabil orbit adalah [[lema Burnside]]:
Hasil yang terkait erat dengan teorema penstabil orbit adalah [[lema Burnside]]:
:<math>|X/G|=\frac{1}\sum_{g\in G} |X^g|,</math>
:<math>|X/G|=\frac{1}{|G|}\sum_{g\in G} |X^g|,</math>


dimana ''X''<sup>g</sup> himpunan titik tetap oleh ''g ''. Hasil ini terutama digunakan ketika'' G ''dan ''X ''terbatas, bila dapat diartikan sebagai berikut: jumlah orbit sama dengan jumlah rata-rata titik yang ditetapkan per elemen grup.
dimana ''X''<sup>g</sup> himpunan titik tetap oleh ''g ''. Hasil ini terutama digunakan ketika'' G ''dan ''X ''terbatas, bila dapat diartikan sebagai berikut: jumlah orbit sama dengan jumlah rata-rata titik yang ditetapkan per elemen grup.
Baris 122: Baris 131:


== Galeri ==
== Galeri ==
== Lihat pula ==
== Lihat pula ==
* [[Tindakan grup terukurkan]]
* [[Tindakan grup terukurkan]]
Baris 129: Baris 136:
* [[Grup dengan operator]]
* [[Grup dengan operator]]
* [[Tindakan monoid]]
* [[Tindakan monoid]]
== Referensi ==
=== Catatan ===
=== Kutipan ===
=== Lain ===
*
* Brown, Ronald (2006). [http://arquivo.pt/wayback/20160514115224/http://www.bangor.ac.uk/r.brown/topgpds.html ''Topology and groupoids''], Booksurge PLC, .
*[http://138.73.27.39/tac/reprints/articles/7/tr7abs.html Categories and groupoids, P.J. Higgins] , downloadable reprint of van Nostrand Notes in Mathematics, 1971, which deal with applications of groupoids in group theory and topology.
*
*
*
*


== Pranala luar ==
== Pranala luar ==
*
*  
*
*


== Referensi ==
<references />


== Sumber dan atribusi ==


== Sumber dan atribusi ==
Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tindakan+grup+%28matematika%29&oldid=29216348 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29216348 (2026-05-11T17:57:48Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tindakan+grup+%28matematika%29&oldid=29216348 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29216348 (2026-05-11T17:57:48Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.
<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->

Revisi terkini sejak 25 Agustus 2026 03.57

Berkas:Group action on equilateral triangle.svg
Group action on equilateral triangle

Dalam matematika, tindakan grup padaruang adalah homomorfisme grup dari grup tertentu ke dalam grup transformasi ruang. Demikian pula, tindakan kelompok pada struktur matematika adalah kelompok homomorfisme dari suatu kelompok ke dalam grup automorfisme dari struktur. Dikatakan bahwa grup bertindak pada ruang atau struktur. Jika suatu grup bertindak pada suatu struktur, biasanya juga akan bertindak atas objek yang dibangun dari struktur. Misalnya, kelompok Isometri Euklid bekerja pada Ruang Euklidean dan juga pada gambar yang digambar di dalamnya. Secara khusus, ia bekerja pada himpunan dari semua segitiga. Demikian pula, kelompok simetri dari sebuah polihedron bekerja pada simpul, tepi, dan wajah dari polyhedron.

Tindakan grup pada ruang vektor (berdimensi-hingga)] disebut wakilan dari grup. Ini memungkinkan salah satunya untuk mengidentifikasi banyak grup dengan subkelompok Grup linear umum, kelompok matriks yang dapat dibalik dengan dimensi atas bidang .

Grup simetris bertindak pada setiap himpunan dengan elemen dengan menggunakan elemen himpunan. Meskipun grup dari semua permutasi dari suatu himpunan secara formal bergantung pada himpunan tersebut, konsep tindakan kelompok memungkinkan salah satunya untuk mempertimbangkan satu grup untuk mempelajari permutasi dari semua himpunan dengan kardinal yang sama.

Definisi

Tindakan grup kiri

Jika adalah grup dengan elemen identitas , dan adalah himpunan, maka ( kiri ) tindakan grup dari pada adalah sebuah fungsi

α:G×XX,

(dengan sering disingkat menjadi atau jika tindakan yang dipertimbangkan sudah jelas dari konteksnya)

yang memenuhi dua tindakanoma berikut:[1]

Identitas: ex=x
Kesesuaian: g(hx)=(gh)x

untuk dan pada dan pada .

Grup dikatakan bertindak atas (dari kiri). Himpunan bersama dengan tindakan disebut himpunan- (kiri).

Dari dua tindakanoma ini, dapat disimpulkan bahwa untuk tetap di , fungsi dari ke yang memetakan ke adalah bijeksi, dengan bijeksi terbalik untuk peta yang sesuai . Oleh karena itu, salah satunya dapat secara setara mendefinisikan tindakan grup pada sebagai homomorfisme grup dari ke grup simetris dari semua bias dari ke dirinya sendiri.[2]

Tindakan grup kanan

Demikian juga, tindakan kelompok kanan dari pada adalah fungsi

α:X×GX,

(dengan sering disingkat menjadi atau jika tindakan yang dipertimbangkan jelas dari konteksnya)

yang memenuhi tindakanoma analogi:

Identitas: xe=x
Kesesuaian: (xg)h=x(gh)

untuk dan pada dan pada .

Perbedaan antara tindakan kiri dan kanan terletak pada urutan perkalian yang bekerja pada . Untuk tindakan kiri, tindakan pertama, diikuti oleh detik. Untuk tindakan yang benar, tindakan pertama, diikuti oleh detik. Karena rumusnya , tindakan kiri dapat dibangun dari tindakan kanan dengan menyusun dengan operasi kebalikan dari grup. Juga, tindakan kanan grup pada bisa dianggap sebagai tindakan kiri dari grup berlawanan pada . Jadi cukup untuk hanya mempertimbangkan tindakan kiri tanpa kehilangan keumuman.

Tipe tindakan

Tindakan G pada X disebut:

  • ' jika X adalah himpunan kosong dan jika untuk setiap pasangan x , y pada X maka g pada G dirumuskan . Misalnya, tindakan grup simetris X bersifat transitif, tindakan grup linear umum atau grup linear khusus ruang vektor V pada bersifat transitif, tetapi tindakan grup ortogonal dari ruang Euklides E tidak transitif pada (ini transitif pada unit bola dari E , meskipun).
  • ' (atau ') jika untuk setiap dua g yang berbeda, h pada G dengan x pada X sehingga ; atau setara, jika untuk pada G ada x di X seperti itu . Dengan kata lain, dalam tindakan kelompok yang setia, elemen G yang berbeda menyebabkan permutasi yang berbeda dari X . Dalam istilah aljabar, grup G bertindak tepat pada X jika dan hanya jika homomorfisme yang sesuai dengan grup simetris, , memiliki trivial kernel. Jadi, untuk tindakan yang setia, G embed ke grup permutasi pafa X ; khusus, G isomorfik untuk citra Sym(X). Jika G tidak bertindakan tepat pada X , kita dapat dengan mudah memodifikasi grup untuk mendapatkan tindakan yang tepat. Jika kita mendefinisikan , maka N adalah subgrup normal dari G ; memang, itu adalah inti dari homomorfisme . Grup faktor G/N bertindakan tepat pada X dengan menetapkan . tindakan asli G pada X sesuai jika dan hanya jika . Kumpulan terkecil di mana tindakan yang sesuai dapat didefinisikan dapat sangat bervariasi untuk grup dengan ukuran yang sama. Sebagai contoh:
    • Tiga grup ukuran 120 adalah grup simetris S5, grup ikosahedral, dan grup siklik /120.himpunan terkecil di mana tindakan yang sesuai dapat didefinisikan masing-masing berukuran 5, 12, dan 16.
    • Grup abelian ukuran 2 n menyertakan grup siklik /2n serta (/2)n (produk langsung dari n salinan /2), tetapi yang terakhir bertindak dengan sesuai pada himpunan ukuran 2n , sedangkan yang pertama tidak dapat bertindak dengan sesuai pada himpunan yang lebih kecil dari dirinya sendiri.
  • ' (atau semiberaturan atau titik tetap bebas) jika, diberikan g , h dengan G, adanya x di X dengan menyiratkan . Setara: jika g adalah elemen grup dan terdapat x di X dengan (yaitu, jika g memiliki setidaknya satu titik tetap), maka g adalah identitasnya. Perhatikan bahwa tindakan bebas pada himpunan yang tidak kosong adalah tepat.
  • ' (atau ' atau transitif tajam ) jika transitif dan bebas; Ini sama dengan mengatakan bahwa untuk setiap dua x , y dalam X tepat ada satu g dalam G sehingga . Dalam hal ini, X disebut sebagai ruang homogen utama untuk G atau torsi G. tindakan grup G pada dirinya sendiri dengan perkalian kiri adalah teratur, dan dengan demikian sesuai juga. Setiap grup, oleh karena itu, dapat disematkan dalam grup simetris pada elemennya sendiri, Sym( G ). Hasil ini dikenal sebagai Teorema Cayley.
  • ' jika X memiliki setidaknya n elemen, dan untuk semua yang berbeda x1, ..., xn dan berbeda y1, ..., yn, jika g pada G dirumuskan untuk . tindakan 2-transitif juga disebut ', tindakan 3-transitif disebut juga transitif tiga kali, dan seterusnya. tindakan tersebut menentukan kelas menarik dari subkelompok dalam grup simetris: Grup 2-transitif dan lebih umum perkalian grup transitif. Tindakan grup simetris pada himpunan dengan elemen n selalu n -transitif; tindakan dari grup selang-seling adalah (n - 2)-transitif.
  • ' jika memang ada satu seperti g .
  • ' jika transitif dan tidak mempertahankan partisi non-sepele dari X . Lihat grup permutasi primitif untuk detailnya.
  • Bebas secara lokal jika G adalah grup topologi, dan ada lingkungan U dari e dalam G sedemikian rupa sehingga pembatasan tindakan menjadi U bebas; yaitu jika untuk beberapa x dan beberapa g di U lalu .

Selanjutnya, jika G bekerja pada ruang topologi X , maka tindakannya adalah:

  • Pengembaraan jika setiap titik x pada X memiliki lingkungan U sehingga {gG:gUU} is terhingga.[3] Misalnya, tindakan n pada n oleh translasi mengembara. tindakan grup pengembaraan pada setengah bidang Poincaré juga mengembara.
  • Jika X adalah ruang kompak lokal dan untuk setiap himpunan bagian kompak K ⊂ X thehimpunan {gG:gKK} terbatas. Tindakan mengembara yang diberikan di atas juga terputus-putus. Di sisi lain, tindakan pada 2{(0,0)} given by n(x,y)=(2nx,2ny) wendering dan bebas tetapi tidak terputus-putus dengan benar.
  • ' jika G adalah grup topologi dan peta dari G×XX×X:(g,x)(gx,x) adalah layak.[4] Jika G adalah diskrit maka kesesuaian setara dengan diskontinuitas yang tepat untuk tindakan G .
  • Dikatakan memiliki orbit diskrit jika orbit setiap x dalam X di bawah tindakan G diskrit dalam X .[5]
  • tindakan ruang jika setiap titik x di X memiliki lingkungan U sedemikian rupa sehingga {gG:gUU}={e}.[6]

Jika X adalahbukan nol modul atas gelanggang R dan tindakan G adalahlinear-R maka dikatakan

  • Taktereduksikan jika tidak ada submodul invarian wajar taknol.

Orbit dan penstabil

Pertimbangkan grup G yang bertindak pada himpunan X . Orbit dari suatu elemen x dalam X adalah himpunan elemen dalam X di mana x dapat dipindahkan oleh elemen G . Orbit x adalah dengan:

Gx={gxgG}.

Sifat yang menentukan dari grup menjamin bahwa himpunan orbit (titik x ) X di bawah tindakan G membentuk partisi dari X. Relasi setara terkait ditentukan dengan mengatakan jika dan hanya jika terdapat g di G dengan . Orbitnya kemudian kelas setara es di bawah hubungan ini; dua elemen x dan y setara jika dan hanya jika orbitnya sama, yaitu, .

Tindakan kelompok adalah transitif jika dan hanya jika ia memiliki tepat satu orbit, yaitu, jika ada x dalam X dengan . This is the case if and only if untuk semua x dalam X (mengingat bahwa X tidak kosong).

Himpunan semua orbit X di bawah tindakan G ditulis sebagai X/G (atau, lebih jarang: G\X), dan disebut hasil bagi dari tindakan tersebut. Dalam situasi geometris ini bisa disebut ', sedangkan dalam situasi aljabar itu bisa disebut ruang ', dan ditulis X G , berbeda dengan invarian (titik tetap), dilambangkan XG: varian koin adalah hasil bagi sedangkan invariannya adalah himpunan bagian. Terminologi dan notasi koinvarian digunakan terutama dalam kelompok kohomologi dan grup homologi, yang menggunakan konvensi superskrip/subskrip yang sama.

Himpunan bagian varian

Jika Y adalah himpunan bagian dari X , salah satunya akan menulis GY untukhimpunan tersebut . Himpunan bagian Y dikatakan invarian di bawah G jika (yang setara dengan ). Dalam hal ini, G juga beroperasi pada Y dengan membatasi tindakannya menjadi Y . Himpunan bagian Y disebut tetap di bawah G jika untuk g di G dan semua y di Y . Setiap himpunan bagian yang ditetapkan di bawah G juga invarian di bawah G , tetapi tidak sebaliknya.

Setiap orbit adalah himpunan bagian invarian dari X di mana G bertindak secara transitif. Sebaliknya, setiap himpunan bagian invarian dari X adalah gabungan orbit. Tindakan G pada X adalah transitif jika dan hanya jika semua elemen setara, artinya hanya ada satu orbit.

Elemen G-invarian dari X adalah dirumuskan untuk . Himpunan dari semua x dilambangkan XG dan disebut G-invarians dari X . Ketika X adalah Modul-G, XG adalah grup zeroth kohomologi dari G dengan koefisien dalam X , dan kelompok kohomologi yang lebih tinggi adalah functor turunan dari functor dari G -invarian.

Titik tetap dan subgrup penstabil

Diberikan g dalam G dan x dalam X dengan , dikatakan bahwa " x adalah titik tetap dari g " atau " g memperbaiki x ". Untuk setiap x dalam X , subkelompok penstabil dari G sehubungan dengan x (juga disebut grup isotropi atau kelompok kecil [7]) adalah himpunan semua elemen di G yang memperbaiki x :

Gx={gGgx=x}.

Ini adalah subgrup dari G , meskipun biasanya bukan yang normal. Tindakan G pada X adalah bebas jika dan hanya jika semua penstabil trivial. Kernel N dari homomorfisme dengan grup simetris, , diberikan oleh persimpangan dari penstabil Gx untuk x dalam X . Jika N sepele, tindakan tersebut dikatakan sesuai (atau efektif).

Misalkan x dan y menjadi dua elemen dalam X , dan biarkan g menjadi elemen grup sedemikian rupa sehingga . Kemudian dua grup penstabil Gx dan Gy dihubungkan oleh . Bukti: menurut definisi, jika dan hanya jika . Menerapkan g −1 ke kedua sisi persamaan ini akan menghasilkan ; itu adalah, . Inklusi yang berlawanan mengikuti dengan cara yang sama dengan mengambil dan seandainya .

Hal di atas mengatakan bahwa penstabil unsur-unsur dalam orbit yang sama adalah konjugasi satu sama lain. Jadi, untuk setiap orbit, kita dapat mengasosiasikan kelas konjugasi dari subkelompok G (yaitu, himpunan semua konjugasi dari subgrup). Misalkan (H) menunjukkan kelas konjugasi H . Kemudian orbit O bertipe (H) jika penstabil Gx dari beberapa/sesuatu x pada O milik (H). Jenis orbit mtindakanmal sering disebut jenis orbit utama.

dan lema Burnside

Orbit dan penstabil terkait erat. Untuk tetap x dalam X , pertimbangkan peta f:GX diberikan oleh gg·x. Menurut definisi gambar f(G) dari peta ini adalah orbit G · x . Syarat dua elemen untuk memiliki citra yang sama adalah

f(g)=f(h)gx=hxg1hx=xg1hGxhgGx.

Dengan kata lain, f(g)=f(h) jika dan hanya jika g dan h berada di tempat yang sama kohimpunan untuk subgrup penstabil Gx. Jadi, serat f1({y}) dari f di atas setiap y di G · x terkandung dalam koset tersebut, dan setiap koset tersebut juga muncul sebagai serat. Oleh karena itu f mendefinisikan bijeksi antara himpunan G/Gx kohimpunan untuk subgrup penstabil dan orbit G · x , yang mengirimkan gGxgx.[8] Hasil ini dikenal sebagai teorema penstabil orbit .

Jika G berhingga maka teorema penstabil orbit, bersama dengan Teorema Lagrange, memberikan

|Gx|=[G:Gx]=|G|/|Gx|,

dengan kata lain panjang orbit x kali urutan penstabilnya adalah urutan grup. Secara khusus yang menyiratkan bahwa panjang orbit adalah pembagi dari ordo grup.

Contoh: Misalkan G menjadi sekelompok orde utama p yang bekerja pada himpunan X dengan elemen k . Karena setiap orbit memiliki elemen 1 atau p , setidaknya ada kmodp orbit dengan panjang 1 yang merupakan G elemen invarian.

Hasil ini sangat berguna karena dapat digunakan untuk menghitung argumen (biasanya dalam situasi di mana X juga terbatas).

Contoh: Kita dapat menggunakan teorema penstabil orbit untuk menghitung automorfisme dari sebuah graf. Pertimbangkan grafik kubik seperti yang digambarkan, dan biarkan G menunjukkan grup keautomorfan. Kemudian G bertindak pada himpunan verteks {1, 2, ..., 8}, dan tindakan ini bersifat transitif seperti yang dapat dilihat dengan menyusun rotasi di sekitar pusat kubus. Jadi, dengan teorema penstabil orbit, |G|=|G1||G1|=8|G1|. Menerapkan teorema sekarang ke penstabil G 1 , kita bisa mendapatkan |G1|=|(G1)2||(G1)2|. Setiap elemen G yang menetapkan 1 harus mengirim 2 ke 2, 4, atau 5. Sebagai contoh automorfisme tersebut pertimbangkan rotasi di sekitar sumbu diagonal melalui 1 dan 7 oleh 2π/3 yang membolehkan 2,4,5 dan 3,6,8, dan fix 1 dan 7. Jadi, |(G1)2|=3. Menerapkan teorema untuk ketiga kalinya memberikan |(G1)2|=|((G1)2)3||((G1)2)3|. Setiap elemen G yang menetapkan 1 dan 2 harus mengirim 3 ke 3 atau 6. Mencerminkan kubus di bidang melalui 1,2,7 dan 8 adalah automorfisme yang mengirim 3 hingga 6, jadi |((G1)2)3|=2. Salah satunya juga melihat bahwa ((G1)2)3 hanya terdiri dari automorfisme identitas, karena setiap elemen dari G yang memperbaiki 1, 2 dan 3 juga harus memperbaiki semua simpul lainnya, karena mereka ditentukan oleh kedekatannya dengan 1, 2 dan 3. Menggabungkan perhitungan sebelumnya, sekarang kita bisa mendapatkan |G|=8321=48.

Hasil yang terkait erat dengan teorema penstabil orbit adalah lema Burnside:

|X/G|=1|G|gG|Xg|,

dimana Xg himpunan titik tetap oleh g . Hasil ini terutama digunakan ketika G dan X terbatas, bila dapat diartikan sebagai berikut: jumlah orbit sama dengan jumlah rata-rata titik yang ditetapkan per elemen grup.

Menetapkan grup G , himpunan perbedaan formal dari G hingga, himpunan membentuk gelanggang yang disebut gelanggang Burnside dari G , di mana penjumlahan sesuai dengan disjoint union, dan perkalian dengan produk Kartesius.

Tindakan grup dan grupoid

Gagasan tindakan kelompok dapat diletakkan dalam konteks yang lebih luas dengan menggunakan tindakan groupoid G=GX terkait dengan tindakan kelompok, sehingga memungkinkan teknik dari teori grupoid seperti presentasi dan fibrasi. Selanjutnya, penstabil tindakan adalah kelompok puncak, dan orbit tindakan adalah komponen, dari tindakan grupoid. Untuk lebih jelasnya, lihat buku Topologi dan groupoids yang direferensikan di bawah ini

tindakan groupoid ini hadir dengan morfisme p : G ′ G yang merupakan morfisme yang menutupi grupoid. Hal ini memungkinkan adanya hubungan antara morfisme tersebut dan peta peliputan dalam topologi.

Galeri

Lihat pula

Pranala luar

Referensi

  1. Eie & Chang. A Course on Abstract Algebra. 2010. hlm. 144.
  2. This is done, for example, by Smith. Introduction to abstract algebra. 2008. hlm. 253.
  3. William Thurston. The geometry and topology of three-manifolds. 1980. hlm. 175.
  4. Tammo tom Dieck. Transformation groups. Walter de Gruyter & Co. 1987. Vol. 8. hlm. 29. doi:10.1515/9783110858372.312. ISBN 978-3-11-009745-0.
  5. William Thurston. The geometry and topology of three-manifolds. 1980. hlm. 175.
  6. Allen Hatcher. Algebraic Topology. Cambridge University Press. 2002. hlm. 72. ISBN 0-521-79540-0.
  7. Claudio Procesi. Lie Groups: An Approach through Invariants and Representations. Springer Science & Business Media. 2007. hlm. 5. ISBN 9780387289298.
  8. M. Artin, Algebra , Proposition 6.4 on p. 179

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29216348 (2026-05-11T17:57:48Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.