Quaternionengroep

In de groepentheorie is de quaternionengroep een eindige groep, die niet commutatief is en waarvan de orde 8 is. De quaternionengroep wordt vaak met Q {\displaystyle Q} aangeduid en heeft de volgende acht elementen:

Q = { 1 , 1 ,   i , i ,   j , j ,   k , k   } {\displaystyle Q=\{1,-1,\ i,-i,\ j,-j,\ k,-k\ \}}

De quaternionengroep wordt met deze acht elementen als multiplicatieve groep geschreven, waarin 1 het neutrale element is, ( 1 ) 2 = 1 {\displaystyle (-1)^{2}=1} en ( 1 ) a = a ( 1 ) = a {\displaystyle (-1)a=a(-1)=-a} voor alle a {\displaystyle a} in Q {\displaystyle Q} . De andere vermenigvuldigingsregels zijn uit de volgende relaties af te leiden:

i 2 = j 2 = k 2 = i j k = 1 {\displaystyle i^{2}=j^{2}=k^{2}=ijk=-1}

De cayley-tabel of groepentabel voor Q {\displaystyle Q} is de volgende:

1 −1 i −i j −j k −k
1 1 −1 i −i j −j k −k
−1 −1 1 −i i −j j −k k
i i −i −1 1 k −k −j j
−i −i i 1 −1 −k k j −j
j j −j −k k −1 1 i −i
−j −j j k −k 1 −1 −i i
k k −k j −j −i i −1 1
−k −k k −j j i −i 1 −1

Merk op dat de quaternionengroep niet commutatief is. Bijvoorbeeld i j = j i {\displaystyle ij=-ji} . Q {\displaystyle Q} is een Hamiltoniaanse groep is: iedere ondergroep van Q {\displaystyle Q} is er een normaaldeler van, maar de groep is niet commutatief. Iedere Hamiltoniaanse groep bevat een kopie van Q {\displaystyle Q} .

Cyclegraaf van Q {\displaystyle Q}
 2 = −1, 3 = −i en 4 = 1, maar ook
−i 2 = −1, −i 3 = i en −i 4 = 1

Quaternionen

  • De quaternionengroep wordt hier dus als een multiplicatieve groep beschreven. Het is net zoals het mogelijk is de complexe getallen C {\displaystyle \mathbb {C} } te definiëren door aan het lichaam van de reële getallen R {\displaystyle \mathbb {R} } de imaginaire eenheid i {\displaystyle i} toe te voegen, mogelijk een nieuw lichaam te definiëren door aan R {\displaystyle \mathbb {R} } de drie elementen i , j {\displaystyle i,j} en k {\displaystyle k} van de quaternionenengroep toe te voegen. Dit lichaam wordt met H {\displaystyle \mathbb {H} } aangegeven. De dimensie van H {\displaystyle \mathbb {H} } over R {\displaystyle \mathbb {R} } is vier en de getallen in H {\displaystyle \mathbb {H} } worden quaternionen genoemd.