Problem 1

Q: 设 作用在集合 上,对任意的 ,设存在 使得 ,证明

一方面,考虑 ,则

这表明

另一方面,考虑 ,则

既得

综上

Problem 2

Q: 求 的循环子群 作用下的轨道数

一个大小为 的轮换,连续作用 次后,所有元素回到原位,故其阶不难判断即为 。故题中循环子群的大小为 ,且总只跟位置 的元素有关。

因此,这个置换群作用在原集合上,对 ,置换 次方会使其变换到 四个位置,因此得到一个轨道

另一方面, 总不会被循环群中的置换改变位置,因此他们分别独占一个轨道,即

故总轨道数为 5

Problem 3

Q: 利用群作用定理

证明:设 是群, 的子集,则 的共轭子集个数等于

考虑 的一个置换表示

这时有