怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

 时间:2026-02-13 00:04:26

1、本文,我们要介绍的是4阶置换,一共有24种不同的情形。

以a,b,c,d为例,全排列有24种情形,每一种情形对应一种置换。

下图是给出的24种排列:

A={a,b,c,d};Partition[Permutations[A],3]//Grid

注意,{a,b,c,d}也是一种置换,表示不变。

怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

2、上面的不变,对应的置换矩阵是4阶单位矩阵。

因为把{a,b,c,d}视为列向量,而4阶单位矩阵与它的矩阵积,得到的还是它本身。

如果:

Z1={{1,0,0,0},{0,1,0,0},{0,0,1,0},{0,0,0,1}};

那么:

Z1.A=A。

怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

3、看一下上图,里面有一种置换是{b,a,c,d},其实就是把第一个元素和第二个元素对换一下位置。

而它对应的置换矩阵Z2,就是把4阶单位矩阵的第一行和第二行对换位置。

怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

4、验证的方法是:

Z2.A,结果就是{b,a,c,d}。

怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

5、这样,每一个置换u,都对应着一个置换矩阵U;

这个置换矩阵U,是通过对单位矩阵,行变换得到的;

Zu.A与置换u是一样的。

怎么认识置换与置换矩阵之间的关系?

6、这样,4阶置换矩阵一共有24个,它们的集合在矩阵乘法下,构成一个群——:

4阶对称群S4。

Mathematica可以画出这个群的凯莱图:

CayleyGraph[SymmetricGroup[4],ImageSize->500]

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