Multe din problemele de comutativitate în grupuri, altfel delicate, se rezolvă mai uşor dacă ţinem seama de structura algebrică de subgrup a centrului unui grup.

 

Manevrele posibile ale unui cub Rubik formează un grup
Manevrele posibile ale unui cub Rubik formează un grup
Credit imagine: Wikimedia Commons

Definiţie: Fie {tex}(G,\cdot ){/tex} un grup şi {tex}X\subset G{/tex} o submulţime a sa. Mulţimea {tex}Z(X)=\{g\in G|gx=xg,\forall x\in X\}{/tex} se numeşte centralizatorul mulţimii X.

Definiţie: Mulţimea {tex}Z(G)=\{g\in G|gx=xg,\forall x\in G\}{/tex} se numeşte centrul grupului G.

Propoziţie: Pentru orice mulţime {tex}X\subset G,(Z(X),\cdot ){/tex} este subgrup al grupului {tex}(g,\cdot ){/tex}.

Dacă {tex}g_1,g_2\in Z(X){/tex} avem {tex}(g_1g_2)x=g_1(g_2x)=g_1(xg_2)=(g_1x)g_2=x(g_1g_2){/tex} deci {tex}g_1g_2\in Z(X){/tex}.

Din {tex}g_1x=xg_1{/tex} rezultă {tex}xg_1^{-1}=g_1^{-1}x{/tex} deci {tex}g_1^{-1}\in Z(X){/tex}.

Observaţie: Subgrupul {tex}Z(X){/tex} este format din elementele lui G care comută cu toate elementele mulţimii X.

Definiţie: Mulţimea {tex}N(X)=\{g\in G|gX=Xg\}{/tex} se numeşte normalizatorul mulţimii X.

Propoziţie: Pentru orice submulţime {tex}X\subset G{/tex}, normalizatorul {tex}(N(X),\cdot ){/tex} este subgrup al grupului {tex}(G,\cdot ){/tex}. (Demonstraţia se face analog cu cea de la centrul grupului)

Consecinţe:

1. {tex}Z(X){/tex} este subgrup al lui {tex}N(X){/tex}

2. Dacă H este subgrup al lui G, atunci H este subgrup al lui N(H).

3. Fie {tex}(G,\cdot ){/tex} un grup şi {tex}n,p\in Z{/tex}. Notăm cu {tex}(n,p)=1{/tex}. Dacă {tex}\forall x\in G{/tex} şi {tex}x^n\in Z(G){/tex} şi {tex}x^p\in Z(G){/tex}, atunci {tex}(G,\cdot ){/tex} este grup abelian.


Bibliografie: G.M. 4-5/1990.