正三角形の対称群
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2024.09.24____

 正三角形の対称群は自転と鏡映で構成されます。
      

 型紙を切り抜いて正三角形を作ります。それを底辺がどれか分かりやすいようにして机の上に置きます。底辺の左側の角に 1 と記入し、底辺の右側の角に 2 と記入し、頂角に 3 と記入します。次に正三角形を裏返し、3つの角に表と同じ数を記入します。正三角形の表裏の区別はしないものとします。上図の一番左側の正三角形の姿勢を ( 1 2 3 ) と表し、一番右側の正三角形の姿勢を ( 2 1 3 ) と表すことにします。

 自転( 0度以上 360 度未満 )で姿勢が変わっても変換前と格好が全く同じになるとき、点対称 といいます。また、鏡映 で姿勢が変わっても変換前と格好が全く同じになるとき、線対称 といいます。
 点対称または線対称を担う演算子を対称群の元とします。元は全部で6個あります。
 例えば、< 1 2 3 >( 2 3 1 ) は、( 2 3 1 ) の姿勢になっている正三角形を時計回りに 120 度自転させる演算を表します。
             ※ 参考: 大学生のための数学 > 論理学 > 群とは

 たとえば、( 1 3 2 ) の姿勢の三角形に対して演算を行います。

  1 時計回りに 0度自転 :
      < >( 1 3 2 ) =→ ( 1 3 2 )
  2 時計回りに 120 度自転 :
      < 1 2 3 >( 1 3 2 ) =→ ( 3 2 1 )
         ※ 1番目の場所にある数は2番目の場所にある数に置き換えられ、
           2番目の場所にある数は3番目の場所にある数に置き換えられ、
           3番目の場所にある数は1番目の場所にある数に置き換えられる。
  3 時計回りに 240 度自転 :
      < 1 3 2 >( 1 3 2 ) =→ ( 2 1 3 )
  4 重心と底辺の右側の角を結ぶ直線に対する鏡映 :
      < 2 3 >( 1 3 2 ) =→ ( 1 2 3 )
  5 重心と底辺の左側の角を結ぶ直線に対する鏡映 :
      < 1 3 >( 1 3 2 ) =→ ( 2 3 1 )
         ※ 1番目の場所に存在する数は3番目の場所に存在する数に置き換えられ、
           3番目の場所にある数は1番目の場所にある数に置き換えられる。
         ※ 置換群のように、
           1という数は3という数に置き換えられ、
           3という数は1という数に置き換えられる、のではありません。
         ※ 置換群のように、
           1がある場所は、1を捨てて3を得て、
           3がある場所は、3を捨てて1を得る、のではありません。
             参照: 大学生のための数学 > その他の数学 > 置換群( 対称群 )
  6 重心と頂角を結ぶ直線に対する鏡映 :
      < 1 2 >( 1 3 2 ) =→ ( 3 1 2 )

 例えば、2をしてから6をすることを < 1 2 >< 1 2 3 > と表すことにします。これは < 1 3 > という変換と等しいです。


群の乗積表 : * 第1行の第2列〜第7列は かけられる元、 第2行〜第7行の第1列は かける元


 ※ 参照: 大学生のための数学 > その他の数学 > ガロア理論を学ぶための道具