Normal delgrupp

En normal delgrupp är inom den abstrakta algebran en särskild sorts delgrupp, som är av fundamental betydelse vid konstruktionen av kvotgrupper. En delgrupp N till en grupp G, kallas för en normal delgrupp om den är invariant under varje inre automorfi på G, det vill säga om avbildningen g-1Ng = N för alla element g i G. Matematikern Évariste Galois var den förste, som insåg betydelsen av att skilja på vanliga och normala delgrupper.

Definition

Om G är en grupp och N en delgrupp till G, så är N en normal delgrupp till G om N är invariant under konjugering. Detta kan även uttryckas enligt följande: N är normal, om för alla h i N och alla g i G, g h g 1 {\displaystyle ghg^{-1}} är ett element i N.

Att N är en normal delgrupp till G skrivs oftast N G {\displaystyle N\triangleleft G} eller G N {\displaystyle G\triangleright N} .

Följande tre alternativa definitioner av normal delgrupp är ekvivalenta[särskiljning behövs]:

  • N är en normal delgrupp i G om h N , g G : g h g 1 N {\displaystyle \forall h\in N,\forall g\in G:ghg^{-1}\in N}
  • N är en normal delgrupp i G om gN = Ng, det vill säga om N:s vänstersidoklasser och högersidoklasser sammanfaller.
  • N är en normal delgrupp i G om det existerar en homomorfi på G vars kärna är N.

En normal delgrupp M säges vara en maximal normal delgrupp i G om M ≠ G och det inte finns någon normal delgrupp N i G sådan att M < N < G {\displaystyle M<N<G} .

Exempel

  • { e } {\displaystyle \{e\}} , vars enda element är det neutrala elementet och hela gruppen G är triviala normala delgrupper till G. Om G endast har triviala normala delgrupper, sägs G vara en enkel grupp.
  • Om G är en abelsk grupp är samtliga dess delgrupper normala, ty g N = N g {\displaystyle gN=Ng} . En grupp som inte är abelsk och vars alla delgrupper är normala kallas för hamiltonsk grupp.
  • Den alternerande gruppen An, gruppen som består av alla jämna permutationer, är en normal delgrupp i den symmetriska gruppen Sn.

Egenskaper

  • Kärnan till en grupphomomorfi f : G → H är en normal delgrupp av G.
  • Normalitet bevaras av surjektiva homomorfier.
  • Om N är normal i G och F är en delgrupp i G sådan att N≤F≤G, så är N normal i F.
  • Normalitet är inte en transitiv relation, en normal delgrupp till en normal delgrupp till G behöver inte vara normal i G.
  • Om en delgrupp N till G är normal kan man bilda kvotgruppen G / N {\displaystyle G/N} , ty man kan definiera multiplikation av sidoklasser enligt:
( a N ) ( b N ) = a b N {\displaystyle (aN)(bN)=abN}
  • M G {\displaystyle M\triangleleft G} är maximal om och endast om G / M {\displaystyle G/M} är enkel.

Källor

  • B.L. van der Waerden, Algebra, Springer Verlag 1950.
  • I.N. Herstein, Topics in Algebra, Blaisdell 1964.