Acciones y teoremas de Sylow · Definición
Ciclo de una permutación
Antes de empezar necesitas conocer
Los ciclos son los ladrillos con los que se construye cualquier permutación y la forma más compacta de escribirla.
Definición
Un ciclo de longitud \(k\) en \(S_n\) es una permutación que envía \(a_1\mapsto a_2\mapsto\cdots\mapsto a_k\mapsto a_1\) y deja fijos los demás elementos.
El ciclo \((a_1\ a_2\ \cdots\ a_k)\) no cambia si se empieza por otro de sus elementos: \((1\ 2\ 3)=(2\ 3\ 1)=(3\ 1\ 2)\). Un ciclo de longitud 2 se llama transposición, y uno de longitud 1 es la identidad. El inverso se obtiene recorriendo el ciclo al revés, \((a_1\ a_2\ \cdots\ a_k)^{-1}=(a_k\ \cdots\ a_2\ a_1)\).
Dos ciclos son disjuntos si no comparten elementos, y entonces conmutan. Si comparten elementos, el orden importa: con la composición de derecha a izquierda, \((1\ 2)(2\ 3)=(1\ 2\ 3)\), mientras que \((2\ 3)(1\ 2)=(1\ 3\ 2)\).
Toda permutación de un conjunto finito se escribe como producto de ciclos disjuntos, de forma única salvo el orden de los factores. Para hallarla se parte de un elemento, se sigue su trayectoria hasta volver a él y se repite con un elemento aún no visitado; los elementos fijos no se escriben. Por ejemplo, la lista \([2,1,4,5,3,6]\) es \((1\ 2)(3\ 4\ 5)\).
Para pensar
¿Cuántos ciclos de longitud \(k\) hay en \(S_n\)?
Hay \(\binom{n}{k}(k-1)!\): se eligen los \(k\) elementos y luego se ordenan en círculo, sin distinguir el punto de partida.
Ejercicios 10
- En \(S_5\), el ciclo \((1\ 3\ 5)\) lleva el \(3\) a…
- ¿Cuál es la longitud del ciclo \((2\ 5\ 3\ 1)\)?
- ¿Cuál de estos ciclos es el mismo que \((1\ 2\ 3\ 4)\)?
- ¿Cuál es el inverso del ciclo \((1\ 2\ 3\ 4)\)?
- En \(S_3\), ¿cuánto vale \((1\ 2)(2\ 3)\) (primero se aplica el ciclo de la derecha)?
- ¿Cuál afirmación sobre ciclos en \(S_n\) es verdadera?
- ¿Cuántos ciclos distintos de longitud \(3\) hay en \(S_4\)?
- En \(S_6\), la permutación con lista \([2,1,4,5,3,6]\) se escribe como producto de ciclos disjuntos así:
- En \(S_4\), el cuadrado del ciclo \((1\ 2\ 3\ 4)\) (el ciclo aplicado dos veces) es…
- ¿Cuántos elementos de \(\{1,\dots,6\}\) deja fijos el ciclo \((1\ 4\ 2)\) en \(S_6\)?
Referencias
- David S. Dummit, Richard M. Foote, Abstract Algebra, 3rd edition, Wiley, 2004. §1.3
- Joseph A. Gallian, Contemporary Abstract Algebra, 9th edition, Cengage, 2017. cap. 5
- I. N. Herstein, Abstract Algebra, 3rd edition, Wiley, 1996. §2.10
- John B. Fraleigh, A First Course in Abstract Algebra, 7th edition, Pearson, 2002. §8