Rappresentazione di un gruppo finito mediante la tabella di Cayley


E' possibile rappresentere i gruppi finiti (gruppi con un numero finito di elementi) mediante dei particolari diagrammi chiamati diagrammi di Cayley; vediamoli su un paio di gruppi

Considero l'insieme A che ha come elementi:
Primo elemento = insieme dei numeri pari = p
Secondo elemento = insieme di numeri dispari= d
A = { p , d }
considero l'operazione di addizione
Allora { A , } e' un gruppo

Posso rappresentarlo come
p d
p p d
d d p
E' come una tavola pitagorica: i dati sono quelli neri; quelli rossi li trovo come incrocio, ad esempio:
p p = p     pari piu' pari uguale pari
p d = d     pari piu' dispari uguale dispari
d p = d     dispari piu' pari uguale dispari
d d = p     dispari piu' dispari uguale pari
Se non hai capito bene ferma il mouse sulla casella che ti interessa

Osservando la tabella di Cayley vedi la struttura di gruppo: nel nostro caso p e' l'elemento neutro L'elemento inverso lo trovi guardando le caselle che hanno come risultato l'elemento neutro: nel nostro caso l'inverso di d e' d.
Altro esempio: (devi saper usare i numeri immaginari)
Considero l'insieme A = { i, -1, -i, 1 }     sono le potenze di i
con l'operazione di moltiplicazione
La struttura { A , } e' un gruppo

Posso rappresentarlo come

1 i -1 -i
1 1 i -1 -i
i i -1 -i 1
-1 -1 -i 1 i
-i -i 1 i -1


Per i calcoli ferma il mouse sulla casella con il risultato (in rosso) che ti interessa. Dalla tabella puoi vedere che
1 e' l'elemento neutro (moltiplicandolo per gli altri non li cambia
Per trovare l'inverso basta che guardi quando i risultati sono 1: gli 1 sono all'incrocio di elementi inversi, quindi:
1 e' l'opposto di se' stesso
-1 e' l'opposto di se' stesso
i e' l'opposto di -i
Se il gruppo e' commutativo allora la tabella di Cayley e' simmetrica rispetto alla diagonale principale (questo aiuta molto nel costruirla)
Vediamone un altro:
Consideriamo tutte le possibili rotazioni attorno al punto di incontro delle diagonali da far eseguire ad un quadrato in modo che i vertici siano sempre coincidenti
L'operazione di rotazione avra' solamente 4 valori (essendo ciclica per 360° cioe' dopo 360 ° si ripete)
a1 = 0°    a2 = 90°    a3 = 180°    a4 = 270°   
La tabella di Cayley sara' quindi:
a1 a2 a3 a4
a1 a1 a2 a3 a4
a2 a2 a3 a4 a1
a3 a3 a4 a1 a2
a4 a4 a1 a2 a3
Da notare che ponendo
a1 = 1    a2 = i    a3 = -1    a4 = -i
i due gruppi precedenti coincidono: infatti i numeri complessi e le rotazioni nel piano sono diversi aspetti della stessa realta'

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