二维空间中的对称性与矩阵群

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 该文本解释了一个由四个元素组成的离散群中的对称性。
  • 它展示了构成一个群的矩阵及其行列式。
  • 它讨论了SO(2)群与O(2)群之间的关系以及相对于轴的对称性。

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对称性。
(49b)

这是什么意思?
考虑一个由四个元素组成的群(一个“离散群”)。
(50)

我可以写成:
(51)

相应的操作是:
(52)

显然,它可以反转x坐标、y坐标,或者两者都反转。
图解如下:
(53)

(54)

(55)

(56)

我们现在可以构造矩阵:
(57)

我们可以验证这些矩阵构成一个群。
它们的行列式为:
(58)

det ( a ) = l m ( cos 2 a + sin 2 a ) = l m = ±1

验证矩阵的逆为:
(59)

(60)

(61) 因此:
(62)

从而:
(63)

...SO(2)(称为特殊正交群)是O(2)(称为正交群)的一个子群,我们可以通过以下方式从矩阵 a 构造矩阵 a
(64)

顺便说一句,许多矩阵是冗余的。例如,如果
(64b)

(65)

这意味着改变(x ---> -;y ---> -y)等同于旋转p。参见下图。
(66)

我们知道矩阵:
(67)

对应于绕坐标原点O的简单旋转。
更一般的矩阵:
(68)

的含义是什么?
从:
(69)

我们知道a对应于两种组合操作:

  • 关于OX轴、OY轴或两者对称。
  • 绕坐标原点旋转a。

(70)

图中显示了这两个操作的顺序

( M1 ----> M4 )

显然,这等同于关于通过O的直线的对称。
(71)

...我们丰富了最初的“特殊正交群”SO(2),它后来发展成了“正交群”O(2)。我们发现这个扩展的群包含镜像对称:所有关于坐标原点O的直线的对称。

(72)

动态群理论索引

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