अर्ध-प्रत्यक्ष गुणनफल

गणित में, विशेष रूप से समूह सिद्धांत में, अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद की अवधारणा समूहों के प्रत्यक्ष उत्पाद का सामान्यीकरण है। सेमीडायरेक्ट उत्पाद की दो निकट संबंधी अवधारणाएँ हैं:

• एक आंतरिक सेमीडायरेक्ट उत्पाद एक विशेष तरीका है जिसमें एक समूह (गणित) को दो उपसमूहों से बनाया जा सकता है, जिनमें से एक सामान्य उपसमूह है।
• एक आउटर सेमीडायरेक्ट उत्पाद एक सेट के रूप में कार्टेशियन उत्पाद और एक विशेष गुणा ऑपरेशन का उपयोग करके दो दिए गए समूहों से एक नया समूह बनाने का एक तरीका है।

प्रत्यक्ष उत्पादों के साथ, आंतरिक और बाहरी अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों के बीच एक प्राकृतिक समानता है, और दोनों को आमतौर पर 'अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों' के रूप में संदर्भित किया जाता है।

परिमित समूहों के लिए, शूर-ज़ासेनहॉस प्रमेय एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद (जिसे Group_extension#Classifying_split_extensions के रूप में भी जाना जाता है) के रूप में अपघटन के अस्तित्व के लिए पर्याप्त स्थिति प्रदान करता है।

आंतरिक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद परिभाषाएँ

एक समूह दिया G पहचान तत्व के साथ e, एक उपसमूह H, और एक सामान्य उपसमूह N ◁ G, निम्न कथन समतुल्य हैं:

• G समूह उपसमुच्चयों का गुणनफल है#उपसमूहों का गुणनफल, G = NH, और इन उपसमूहों में तुच्छ चौराहा है: N ∩ H = {e}.
• हरएक के लिए g ∈ G, अद्वितीय हैं n ∈ N और h ∈ H ऐसा है कि g = nh.
• हरएक के लिए g ∈ G, अद्वितीय हैं n ∈ N और h ∈ H ऐसा है कि g = hn.
• समारोह संरचना π ∘ i प्राकृतिक एम्बेडिंग का i: H → G प्राकृतिक प्रक्षेपण के साथ π: G → G/N के बीच एक समूह समरूपता है H और भागफल समूह G/N.
• एक समूह समरूपता मौजूद है G → H वह पहचान कार्य प्रतिबंध (गणित) है H और गिरी (बीजगणित) किसकी है N. दूसरे शब्दों में, एक विभाजित सटीक अनुक्रम है

$1\to N\to G\to H\to 1$

समूहों का (जिसे समूह विस्तार के रूप में भी जाना जाता है $H$ द्वारा $N$).

यदि इन कथनों में से कोई भी मान्य है (और इसलिए सभी अपनी समानता के अनुसार धारण करते हैं), तो हम कहते हैं G का अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद है N और H, लिखा हुआ

$G=N\rtimes H$ या $G=H\ltimes N,$ या वो G बंट जाता है N; एक यह भी कहता है G का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है H अभिनय कर रहे N, या यहां तक ​​कि एक अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद H और N. अस्पष्टता से बचने के लिए, यह निर्दिष्ट करने की सलाह दी जाती है कि सामान्य उपसमूह कौन सा है।

अगर $G=H\ltimes N$, तब एक समूह समरूपता होती है $\varphi \colon H\rightarrow \mathrm {Aut} (N)$ द्वारा दिए गए $\varphi _{h}(n)=hnh^{-1}$, और के लिए $g=hn,g'=h'n'$, अपने पास $gg'=hnh'n'=hh'h'^{-1}nh'n'=hh'\varphi _{{h'}^{-1}}(n)n'=h^{*}n^{*}$.

आंतरिक और बाहरी अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद

आइए पहले आंतरिक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद पर विचार करें। इस मामले में समूह के लिए $G$, इसके सामान्य उपसमूह पर विचार करें N और उपसमूह H (आवश्यक रूप से सामान्य नहीं)। मान लीजिए कि ऊपर दी गई सूची की शर्तें। होने देना $\operatorname {Aut} (N)$ के सभी Automorphism समूहों के समूह को निरूपित करें N, जो रचना के अंतर्गत एक समूह है। एक समूह समरूपता का निर्माण करें $\varphi \colon H\to \operatorname {Aut} (N)$ संयुग्मन द्वारा परिभाषित,

$\varphi _{h}(n)=hnh^{-1}$, सभी के लिए h में H और n में N.

इस प्रकार हम एक समूह बना सकते हैं $G'=(N,H)$ समूह संचालन के रूप में परिभाषित किया गया

$(n_{1},h_{1})\cdot (n_{2},h_{2})=(n_{1}\varphi _{h_{1}}(n_{2}),\,h_{1}h_{2})$ के लिए n₁, n₂ में N और h₁, h₂ में H.

उपसमूह N और H ठानना G तुल्याकारिता तक, जैसा कि हम बाद में दिखाएंगे। इस प्रकार हम समूह बना सकते हैं G इसके उपसमूहों से। इस तरह के निर्माण को एक आंतरिक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद कहा जाता है (जिसे आंतरिक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में भी जाना जाता है).

आइए अब बाहरी अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद पर विचार करें। किन्हीं दो समूहों को दिया है N और H और एक समूह समरूपता φ: H → Aut(N), हम एक नया समूह बना सकते हैं N ⋊_φ H, का बाहरी अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद कहा जाता है N और H इसके संबंध में φ, इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

• The underlying set is the Cartesian product N × H.
• The group operation $\bullet$ is determined by the homomorphism φ:

  ${\begin{aligned}\bullet :(N\rtimes _{\varphi }H)\times (N\rtimes _{\varphi }H)&\to N\rtimes _{\varphi }H\\(n_{1},h_{1})\bullet (n_{2},h_{2})&=(n_{1}\varphi _{h_{1}}(n_{2}),\,h_{1}h_{2})\end{aligned}}$

  for n₁, n₂ in N and h₁, h₂ in H.

यह एक समूह को परिभाषित करता है जिसमें पहचान तत्व है (e_N, e_H) और तत्व का व्युत्क्रम (n, h) है (φ_h⁻¹(n⁻¹), h⁻¹). जोड़े (n, e_H) के लिए एक सामान्य उपसमूह आइसोमोर्फिक बनाते हैं N, जबकि जोड़े (e_N, h) एक उपसमूह आइसोमोर्फिक बनाते हैं H. पूरा समूह उन दो उपसमूहों का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है जैसा कि पहले दिया गया है।

इसके विपरीत, मान लीजिए कि हमें एक समूह दिया गया है G एक सामान्य उपसमूह के साथ N और एक उपसमूह H, जैसे कि हर तत्व g का G फॉर्म में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है g = nh कहाँ n में निहित है N और h में निहित है H. होने देना φ: H → Aut(N) होमोमोर्फिज्म हो (लिखित φ(h) = φ_h) द्वारा दिए गए

$\varphi _{h}(n)=hnh^{-1}$

सभी के लिए n ∈ N, h ∈ H.

तब G सेमीडायरेक्ट उत्पाद के लिए आइसोमॉर्फिक है N ⋊_φ H. समरूपता λ: G → N ⋊_φ H अच्छी तरह से परिभाषित है द्वारा λ(a) = λ(nh) = (n, h) अपघटन की विशिष्टता के कारण a = nh.

में G, अपने पास

$(n_{1}h_{1})(n_{2}h_{2})=n_{1}h_{1}n_{2}(h_{1}^{-1}h_{1})h_{2}=(n_{1}\varphi _{h_{1}}(n_{2}))(h_{1}h_{2})$

इस प्रकार, के लिए a = n₁h₁ और b = n₂h₂ हमने प्राप्त

${\begin{aligned}\lambda (ab)&=\lambda (n_{1}h_{1}n_{2}h_{2})=\lambda (n_{1}\varphi _{h_{1}}(n_{2})h_{1}h_{2})=(n_{1}\varphi _{h_{1}}(n_{2}),h_{1}h_{2})=(n_{1},h_{1})\bullet (n_{2},h_{2})\\[5pt]&=\lambda (n_{1}h_{1})\bullet \lambda (n_{2}h_{2})=\lambda (a)\bullet \lambda (b),\end{aligned}}$

कौन सा गणितीय प्रमाण है कि λ एक समरूपता है। तब से λ स्पष्ट रूप से एक एपिमोर्फिज्म और मोनोमोर्फिज्म है, तो यह वास्तव में एक आइसोमोर्फिज्म है। यह गुणन नियम की परिभाषा को भी स्पष्ट करता है N ⋊_φ H.

प्रत्यक्ष उत्पाद अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद का एक विशेष मामला है। इसे देखने के लिए, आइए φ तुच्छ समरूपता हो (अर्थात, प्रत्येक तत्व को भेजना H की पहचान automorphism के लिए N) तब N ⋊_φ H प्रत्यक्ष उत्पाद है N × H.

समूहों के लिए विभाजन लेम्मा का एक संस्करण बताता है कि एक समूह G दो समूहों के एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूप है N और H अगर और केवल अगर कोई सटीक अनुक्रम मौजूद है # लघु सटीक अनुक्रम

$1\longrightarrow N\,{\overset {\beta }{\longrightarrow }}\,G\,{\overset {\alpha }{\longrightarrow }}\,H\longrightarrow 1$

और एक समूह समरूपता γ: H → G ऐसा है कि α ∘ γ = id_H, पहचान मानचित्र पर H. इस मामले में, φ: H → Aut(N) द्वारा दिया गया है φ(h) = φ_h, कहाँ

$\varphi _{h}(n)=\beta ^{-1}(\gamma (h)\beta (n)\gamma (h^{-1})).$

उदाहरण

डायहेड्रल समूह

डायहेड्रल समूह D_2n साथ 2n तत्व चक्रीय समूहों के एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूप हैं C_n और C₂. यहाँ, की गैर-पहचान तत्व C₂ कार्य करता है C_n तत्वों को उल्टा करके; यह तब से एक ऑटोमोर्फिज्म है C_n एबेलियन समूह है। इस समूह के लिए समूह प्रस्तुति है:

$\langle a,\;b\mid a^{2}=e,\;b^{n}=e,\;aba^{-1}=b^{-1}\rangle .$

चक्रीय समूह

अधिक सामान्यतः, किसी भी दो चक्रीय समूहों का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद C_m जनरेटर के साथ a और C_n जनरेटर के साथ b एक अतिरिक्त संबंध द्वारा दिया जाता है, aba⁻¹ = b^k, साथ k और n सह अभाज्य, और $k^{m}\equiv 1{\pmod {n}}$;वह है, प्रस्तुति::$\langle a,\;b\mid a^{m}=e,\;b^{n}=e,\;aba^{-1}=b^{k}\rangle .$ अगर r और m कोप्राइम हैं, a^r का जनरेटर है C_m और a^rba^−r = b^kr, इसलिए प्रस्तुति:

$\langle a,\;b\mid a^{m}=e,\;b^{n}=e,\;aba^{-1}=b^{k^{r}}\rangle$

एक समूह को पिछले वाले को आइसोमोर्फिक देता है।

एक समूह का होलोमॉर्फ

अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में व्यक्त समूह का एक प्रामाणिक उदाहरण समूह का होलोमोर्फ (गणित) है। इसे <ब्लॉककोट> के रूप में परिभाषित किया गया है$\operatorname {Hol} (G)=G\rtimes \operatorname {Aut} (G)$कहाँ ${\text{Aut}}(G)$ एक समूह का ऑटोमोर्फिज्म समूह है $G$ और संरचना का नक्शा $\phi$ की सही क्रिया से आता है ${\text{Aut}}(G)$ पर $G$. गुणा करने वाले तत्वों के संदर्भ में, यह समूह संरचना <ब्लॉककोट> देता है$(g,\alpha )(h,\beta )=(g(\phi (\alpha )\cdot h),\alpha \beta ).$</ब्लॉककोट>

क्लेन बोतल का मौलिक समूह

क्लेन बोतल के मूलभूत समूह को रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है

$\langle a,\;b\mid aba^{-1}=b^{-1}\rangle .$

और इसलिए पूर्णांकों के समूह का अर्धप्रत्यक्ष गुणनफल है, $\mathbb {Z}$, साथ $\mathbb {Z}$. संगत समरूपता φ: $\mathbb {Z}$ → Aut($\mathbb {Z}$) द्वारा दिया गया है φ(h)(n) = (−1)^hn.

ऊपरी त्रिकोणीय मैट्रिक्स

समूह $\mathbb {T} _{n}$ ऊपरी त्रिकोणीय मैट्रिक्स का गैर-शून्य निर्धारक के साथ, जो कि मुख्य विकर्ण पर गैर-शून्य प्रविष्टियों के साथ है, अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद में अपघटन है $\mathbb {T} _{n}\cong \mathbb {U} _{n}\rtimes \mathbb {D} _{n}$ कहाँ $\mathbb {U} _{n}$ केवल के साथ मैट्रिक्स (गणित) का उपसमूह है $1$विकर्ण पर है, जिसे ऊपरी त्रिकोणीय मैट्रिक्स समूह कहा जाता है, और $\mathbb {D} _{n}$ विकर्ण मैट्रिक्स का उपसमूह है।
की सामूहिक क्रिया $\mathbb {D} _{n}$ पर $\mathbb {U} _{n}$ मैट्रिक्स गुणन से प्रेरित है। अगर हम सेट करते हैं

$A={\begin{bmatrix}x_{1}&0&\cdots &0\\0&x_{2}&\cdots &0\\\vdots &\vdots &&\vdots \\0&0&\cdots &x_{n}\end{bmatrix}}$ और $B={\begin{bmatrix}1&a_{12}&a_{13}&\cdots &a_{1n}\\0&1&a_{23}&\cdots &a_{2n}\\\vdots &\vdots &\vdots &&\vdots \\0&0&0&\cdots &1\end{bmatrix}}$ तो उनका मैट्रिक्स गुणन है

$AB={\begin{bmatrix}x_{1}&x_{1}a_{12}&x_{1}a_{13}&\cdots &x_{1}a_{1n}\\0&x_{2}&x_{2}a_{23}&\cdots &x_{2}a_{2n}\\\vdots &\vdots &\vdots &&\vdots \\0&0&0&\cdots &x_{n}\end{bmatrix}}.$

यह प्रेरित समूह क्रिया देता है $m:\mathbb {D} _{n}\times \mathbb {U} _{n}\to \mathbb {U} _{n}$

$m(A,B)={\begin{bmatrix}1&x_{1}a_{12}&x_{1}a_{13}&\cdots &x_{1}a_{1n}\\0&1&x_{2}a_{23}&\cdots &x_{2}a_{2n}\\\vdots &\vdots &\vdots &&\vdots \\0&0&0&\cdots &1\end{bmatrix}}.$

में एक मैट्रिक्स $\mathbb {T} _{n}$ मेट्रिसेस द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है $\mathbb {U} _{n}$ और $\mathbb {D} _{n}$. इस तरह $\mathbb {T} _{n}\cong \mathbb {U} _{n}\rtimes \mathbb {D} _{n}$.

समतल पर आइसोमेट्री का समूह

विमान के सभी कठोर गतियों (आइसोमेट्री) का यूक्लिडियन समूह (नक्शे f: $\mathbb {R}$² → $\mathbb {R}$² जैसे कि यूक्लिडियन के बीच की दूरी x और y के बीच की दूरी के बराबर है f(x) और f(y) सभी के लिए x और y में $\mathbb {R} ^{2}$) एबेलियन समूह के एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूप है $\mathbb {R} ^{2}$ (जो अनुवाद का वर्णन करता है) और समूह O(2) ऑर्थोगोनल मैट्रिक्स का 2 × 2 मैट्रिसेस (जो घुमाव और प्रतिबिंब का वर्णन करता है जो मूल को स्थिर रखता है)। एक अनुवाद और फिर एक रोटेशन या प्रतिबिंब को लागू करने का वही प्रभाव होता है जो पहले रोटेशन या प्रतिबिंब को लागू करता है और फिर घुमाए गए या परावर्तित अनुवाद वेक्टर द्वारा अनुवाद (यानी मूल अनुवाद के यूक्लिडियन स्थान में आइसोमेट्रीज़ के संयुग्मन को लागू करना)। इससे पता चलता है कि अनुवाद का समूह यूक्लिडियन समूह का एक सामान्य उपसमूह है, यूक्लिडियन समूह अनुवाद समूह का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है और O(2), और वह संगत समरूपता φ: O(2) → Aut($\mathbb {R}$²) मैट्रिक्स गुणन द्वारा दिया जाता है: φ(h)(n) = hn.

ओर्थोगोनल समूह ओ (एन)

ऑर्थोगोनल समूह O(n) सभी ओर्थोगोनल वास्तविक संख्या की n × n मैट्रिसेस (सहजता से सभी घुमावों और प्रतिबिंबों का सेट n-आयामी स्थान जो मूल को स्थिर रखता है) समूह के एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूप है SO(n) (निर्धारक के साथ सभी ऑर्थोगोनल मेट्रिसेस से मिलकर 1, सहज रूप से के घुमाव n-आयामी स्थान) और C₂. अगर हम प्रतिनिधित्व करते हैं C₂ मेट्रिसेस के गुणात्मक समूह के रूप में {I, R}, कहाँ R का प्रतिबिंब है n-आयामी स्थान जो मूल को स्थिर रखता है (यानी, निर्धारक के साथ एक ऑर्थोगोनल मैट्रिक्स –1 एक समावेशन (गणित) का प्रतिनिधित्व करता है), फिर φ: C₂ → Aut(SO(n)) द्वारा दिया गया है φ(H)(N) = HNH⁻¹ सभी एच के लिए C₂ और N में SO(n). गैर तुच्छ मामले में (H पहचान नहीं है) इसका मतलब यह है कि φ(H) प्रतिबिंब द्वारा संचालन का संयुग्मन है (3-आयामी अंतरिक्ष में एक रोटेशन अक्ष और रोटेशन की दिशा उनकी दर्पण छवि द्वारा प्रतिस्थापित की जाती है)।

अर्ध-रैखिक परिवर्तन

सदिश स्थान पर सेमीलीनियर परिवर्तनों का समूह V एक क्षेत्र के ऊपर $\mathbb {K}$, अक्सर निरूपित ΓL(V), रैखिक समूह के एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूप है GL(V) (का एक सामान्य उपसमूह ΓL(V)), और ऑटोमोर्फिज़्म समूह $\mathbb {K}$.

क्रिस्टलोग्राफिक समूह

क्रिस्टलोग्राफी में, एक क्रिस्टल का अंतरिक्ष समूह बिंदु समूह और अनुवाद समूह के अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में विभाजित होता है यदि और केवल यदि अंतरिक्ष समूह विक्त है: समरूपी। गैर-सिम्मॉर्फिक अंतरिक्ष समूहों में बिंदु समूह होते हैं जो अंतरिक्ष समूह के सबसेट के रूप में भी शामिल नहीं होते हैं, जो उनके विश्लेषण में बहुत अधिक जटिलता के लिए जिम्मेदार है।

गैर-उदाहरण

बेशक, किसी भी साधारण समूह को अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में व्यक्त नहीं किया जा सकता है (क्योंकि उनके पास गैर-सामान्य सामान्य उपसमूह नहीं हैं), लेकिन गैर-तुच्छ सामान्य उपसमूह वाले समूहों के कुछ सामान्य प्रतिरूप हैं जो फिर भी एक अर्ध के रूप में व्यक्त नहीं किए जा सकते हैं -प्रत्यक्ष उत्पाद। ध्यान दें कि हालांकि हर समूह नहीं $G$ के विभाजन विस्तार के रूप में व्यक्त किया जा सकता है $H$ द्वारा $A$, यह पता चला है कि इस तरह के एक समूह को माल्यार्पण उत्पाद में एम्बेड किया जा सकता है $A\wr H$ सार्वभौमिक एम्बेडिंग प्रमेय द्वारा।

जेड₄

चक्रीय समूह $\mathbb {Z} _{4}$ एक साधारण समूह नहीं है क्योंकि इसमें क्रम 2 का एक उपसमूह है, अर्थात् $\{0,2\}\cong \mathbb {Z} _{2}$ एक उपसमूह है और उनका भागफल है $\mathbb {Z} _{2}$, इसलिए एक एक्सटेंशन <ब्लॉककोट> है$0\to \mathbb {Z} _{2}\to \mathbb {Z} _{4}\to \mathbb {Z} _{2}\to 0$अगर एक्सटेंशन विभाजन विस्तार था, तो group $G$ <ब्लॉककोट> में$0\to \mathbb {Z} _{2}\to G\to \mathbb {Z} _{2}\to 0$के लिए समरूपी होगा $\mathbb {Z} _{2}\times \mathbb {Z} _{2}$.

क्यू₈

क्वाटरनियन समूह $\{\pm 1,\pm i,\pm j,\pm k\}$ कहाँ $ijk=-1$ और $i^{2}=j^{2}=k^{2}=-1$, एक समूह का एक और उदाहरण है जिसमें गैर-तुच्छ उपसमूह हैं जो अभी तक विभाजित नहीं हुए हैं। उदाहरण के लिए, द्वारा उत्पन्न उपसमूह $i$ के लिए आइसोमोर्फिक है $\mathbb {Z} _{4}$ और सामान्य है। इसमें आदेश का एक उपसमूह भी है $2$ द्वारा उत्पन्न $-1$. इसका मतलब होगा $Q_{8}$ समूहों के निम्नलिखित काल्पनिक सटीक अनुक्रम में एक विभाजन विस्तार होना चाहिए:

$0\to \mathbb {Z} _{4}\to Q_{8}\to \mathbb {Z} _{2}\to 0$,

लेकिन ऐसा सटीक अनुक्रम मौजूद नहीं है। इसे पहले समूह कोहोलॉजी समूह की गणना करके दिखाया जा सकता है $\mathbb {Z} _{2}$ में गुणांक के साथ $\mathbb {Z} _{4}$, इसलिए $H^{1}(\mathbb {Z} _{2},\mathbb {Z} _{4})\cong \mathbb {Z} /2$ और इन एक्सटेंशन में दो समूहों को नोट कर रहे हैं $\mathbb {Z} _{2}\times \mathbb {Z} _{4}$ और डायहेड्रल समूह $D_{8}$. लेकिन, इनमें से कोई भी समूह आइसोमोर्फिक नहीं है $Q_{8}$, चतुष्कोणीय समूह विभाजित नहीं है। समरूपता के इस गैर-अस्तित्व को तुच्छ विस्तार को ध्यान में रखते हुए जाँचा जा सकता है जबकि यह छोटा है $Q_{8}$ गैर-अबेलियन है, और केवल सामान्य उपसमूहों को ध्यान में रखते हुए हैं $\mathbb {Z} _{2}$ और $\mathbb {Z} _{4}$, लेकिन $Q_{8}$ के तीन उपसमूह आइसोमॉर्फिक हैं $\mathbb {Z} _{4}$.

गुण

अगर G सामान्य उपसमूह का अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है N और उपसमूह H, और दोनों N और H परिमित हैं, तो के एक समूह का क्रम G के ऑर्डर के उत्पाद के बराबर है N और H. यह इस तथ्य से अनुसरण करता है कि G उसी क्रम का है जिसका बाहरी अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद है N और H, जिसका अंतर्निहित सेट कार्टेशियन उत्पाद है N × H.

प्रत्यक्ष उत्पादों से संबंध

कल्पना करना G सामान्य उपसमूह का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है N और उपसमूह H. अगर H में भी सामान्य है G, या समतुल्य, यदि कोई समरूपता मौजूद है G → N वह पहचान है N कर्नेल के साथ H, तब G के समूहों का प्रत्यक्ष उत्पाद है N और H.

दो समूहों का प्रत्यक्ष उत्पाद N और H के अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में सोचा जा सकता है N और H इसके संबंध में φ(h) = id_N सभी के लिए h में H.

ध्यान दें कि प्रत्यक्ष उत्पाद में, कारकों का क्रम महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि N × H के लिए आइसोमोर्फिक है H × N. अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों के मामले में ऐसा नहीं है, क्योंकि दो कारक अलग-अलग भूमिका निभाते हैं।

इसके अलावा, एक गैर-तुच्छ समरूपता के माध्यम से एक (उचित) अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद का परिणाम कभी भी एक एबेलियन समूह नहीं होता है, भले ही कारक समूह एबेलियन हों।

सेमीडायरेक्ट उत्पादों की गैर-विशिष्टता (और आगे के उदाहरण)

समूहों के प्रत्यक्ष उत्पाद के मामले के विपरीत, दो समूहों का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद सामान्य रूप से अद्वितीय नहीं होता है; अगर G और G′ दो समूह हैं जिनमें दोनों की आइसोमॉर्फिक प्रतियां हैं N एक सामान्य उपसमूह के रूप में और H एक उपसमूह के रूप में, और दोनों का एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है N और H, तो यह उसका पालन नहीं करता है G और G′ समूह समरूपतावाद हैं क्योंकि अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद भी एक क्रिया की पसंद पर निर्भर करता है H पर N.

उदाहरण के लिए, ऑर्डर 16 के चार गैर-आइसोमॉर्फिक समूह हैं जो अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद हैं C₈ और C₂; इस मामले में, C₈ आवश्यक रूप से एक सामान्य उपसमूह है क्योंकि इसमें सूचकांक 2 है। इन चार अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों में से एक प्रत्यक्ष उत्पाद है, जबकि अन्य तीन गैर-अबेलियन समूह हैं:

• ऑर्डर 16 का डायहेड्रल समूह
• ऑर्डर 16 का क्वासिडीहेड्रल समूह
• क्रम 16 का इवासावा समूह

यदि कोई दिया गया समूह एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद है, तो इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि यह अपघटन अद्वितीय है। उदाहरण के लिए, ऑर्डर 24 का एक समूह है (केवल ऑर्डर 4 के छह तत्व और ऑर्डर 6 के छह तत्व शामिल हैं) जिसे निम्नलिखित तरीकों से सेमीडायरेक्ट उत्पाद के रूप में व्यक्त किया जा सकता है: (D₈ ⋉ C₃) ≅ (C₂ ⋉ Q₁₂) ≅ (C₂ ⋉ D₁₂) ≅ (D₆ ⋉ V).

अस्तित्व

Main article: Schur–Zassenhaus theorem

सामान्य तौर पर, समूहों में अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों के अस्तित्व के लिए कोई ज्ञात लक्षण वर्णन (अर्थात, एक आवश्यक और पर्याप्त स्थिति) नहीं है। हालाँकि, कुछ पर्याप्त शर्तें ज्ञात हैं, जो कुछ मामलों में अस्तित्व की गारंटी देती हैं। परिमित समूहों के लिए, शूर-ज़सेनहौस प्रमेय एक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के अस्तित्व की गारंटी देता है जब सामान्य उपसमूह का क्रम (समूह सिद्धांत) भागफल समूह के क्रम के प्रति अभाज्य होता है।

उदाहरण के लिए, शूर-ज़सेनहॉस प्रमेय का तात्पर्य क्रम 6 के समूहों के बीच अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के अस्तित्व से है; ऐसे दो उत्पाद हैं, जिनमें से एक प्रत्यक्ष उत्पाद है और दूसरा डायहेड्रल समूह है। इसके विपरीत, शूर-ज़सेनहॉस प्रमेय उदाहरण के लिए क्रम 4 के समूहों या क्रम 8 के समूहों के बारे में कुछ नहीं कहता है।

सामान्यीकरण

समूह सिद्धांत के भीतर, अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पादों के निर्माण को बहुत आगे बढ़ाया जा सकता है। Zappa–Szep समूहों का उत्पाद एक सामान्यीकरण है, जो इसके आंतरिक संस्करण में, यह नहीं मानता है कि उपसमूह सामान्य है।

अंगूठी सिद्धांत , पार उत्पाद में एक कंस्ट्रक्शन भी है। यह समूहों के अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समूह वलय से प्राकृतिक तरीके से निर्मित होता है। रिंग-सैद्धांतिक दृष्टिकोण को लाई बीजगणित विस्तार के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है # सेमीडायरेक्ट योग द्वारा।

ज्यामिति के लिए, एक टोपोलॉजिकल स्पेस पर ग्रुप एक्शन (गणित) के लिए एक क्रॉस उत्पाद भी है; दुर्भाग्य से, यह सामान्य रूप से गैर-कम्यूटेटिव है, भले ही समूह एबेलियन हो। इस संदर्भ में, सेमीडायरेक्ट उत्पाद समूह क्रिया की कक्षाओं का स्थान है। बाद के दृष्टिकोण को एलेन कोन्स द्वारा पारंपरिक टोपोलॉजिकल तकनीकों के दृष्टिकोण के विकल्प के रूप में चैंपियन बनाया गया है; सी.एफ. गैर क्रमविनिमेय ज्यामिति।

श्रेणी सिद्धांत में दूरगामी सामान्यीकरण भी हैं। वे दिखाते हैं कि अनुक्रमित श्रेणी से तंतुमय श्रेणी का निर्माण कैसे किया जाता है। यह बाहरी अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद निर्माण का एक अमूर्त रूप है।

ग्रुपोइड्स

एक अन्य सामान्यीकरण ग्रुपॉयड्स के लिए है। यह टोपोलॉजी में होता है क्योंकि अगर एक group G एक स्थान पर कार्य करता है X यह मूलभूत समूह पर भी कार्य करता है π₁(X) अंतरिक्ष का। अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद π₁(X) ⋊ G तब कक्षा स्थान के मूलभूत समूह को खोजने के लिए प्रासंगिक है X/G. पूर्ण विवरण के लिए नीचे संदर्भित पुस्तक का अध्याय 11 देखें, और सेमीडायरेक्ट उत्पाद में कुछ विवरण भी देखें एनलैब में।

एबेलियन श्रेणियां

गैर-तुच्छ अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद एबेलियन श्रेणियों में उत्पन्न नहीं होते हैं, जैसे कि मॉड्यूल की श्रेणी। इस मामले में, विभाजन लेम्मा से पता चलता है कि प्रत्येक अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद एक प्रत्यक्ष उत्पाद है। इस प्रकार सेमिडायरेक्ट उत्पादों का अस्तित्व एबेलियन होने की श्रेणी की विफलता को दर्शाता है।

नोटेशन

आमतौर पर एक समूह का अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद H एक समूह पर कार्य करना N (ज्यादातर मामलों में एक सामान्य समूह के उपसमूह के रूप में संयुग्मन द्वारा) द्वारा निरूपित किया जाता है N ⋊ H या H ⋉ N. हालाँकि, कुछ स्रोत इस चिन्ह का विपरीत अर्थ में प्रयोग कर सकते हैं। कार्रवाई के मामले में φ: H → Aut(N) स्पष्ट किया जाना चाहिए, कोई भी लिखता है N ⋊_φ H. के बारे में सोचने का एक तरीका N ⋊ H प्रतीक सामान्य उपसमूह के प्रतीक के संयोजन के रूप में है (◁) और उत्पाद के लिए प्रतीक (×). बैरी साइमन ने समूह प्रतिनिधित्व सिद्धांत पर अपनी पुस्तक में, असामान्य अंकन को नियोजित करता है $N\mathbin {\circledS _{\varphi }} H$ अर्ध-प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए।

यूनिकोड चार रूपों को सूचीबद्ध करता है:

	Value	MathML	Unicode description
⋉	U+22C9	ltimes	LEFT NORMAL FACTOR SEMIDIRECT PRODUCT
⋊	U+22CA	rtimes	RIGHT NORMAL FACTOR SEMIDIRECT PRODUCT
⋋	U+22CB	lthree	LEFT SEMIDIRECT PRODUCT
⋌	U+22CC	rthree	RIGHT SEMIDIRECT PRODUCT

यहाँ rtimes प्रतीक का यूनिकोड विवरण सही सामान्य कारक कहता है, गणितीय अभ्यास में इसके सामान्य अर्थ के विपरीत।

LaTeX में, कमांड \rtimes और \ltimes संबंधित वर्ण उत्पन्न करते हैं। एएमएस प्रतीक पैकेज लोड होने के साथ, \बाएंथ्रीटाइम ⋋ पैदा करता है और \दाएंतीन बार ⋌ पैदा करता है।

यह भी देखें

• Affine झूठ बीजगणित
• ग्रोथेंडिक निर्माण, एक श्रेणीबद्ध निर्माण जो अर्धप्रत्यक्ष उत्पाद का सामान्यीकरण करता है
• होलोमॉर्फ (गणित)
• झूठे बीजगणित विस्तार#द्वारा अर्द्धप्रत्यक्ष योग
• उपनिर्देश उत्पाद
• माल्यार्पण उत्पाद
• ज़प्पा-ज़ेप उत्पाद
• पार उत्पाद

संदर्भ

• R. Brown, Topology and groupoids, Booksurge 2006. ISBN 1-4196-2722-8