В этой группе самая верхняя строка означает единичный элемент группы, т.е. перестановку, в которой задается перевод каждой вершины графа в самое себя, отображаемые петлями в вершинах графа. С точки зрения воспроизводственной теории это означает задание ВЦ, которые обеспечивают воспроизводство данных ЯВ за счет их собственных ВС. Для Природы ясно, что кроме ВП в ВС присутствует еще и энергия Солнца, т.е. воспроизводство биоценоза является, в конечном итоге, открытой системой. Точно также открытой системой является и воспроизводство человеческих общностей. Однако на конечных интервалах времени в истории первобытных обществ случались в силу тех или иных причин (неурожаев, локальных катастроф - пожаров, наводнений) размыкания воспроизводственных циклов. При отсутствии "института" запаса продуктов в качестве последних, т.е. элементарным ВС, служили сами первобытные люди, т.е. существовал институт людоедства ради воспроизводства первобытной общины. Для отображения этой ситуации, включая все сказанное о биоценозах, и введена эта единичная перестановка, т.е. петли в вершинах графа.
Но прежде, чем перейти к дальнейшему повествованию о группах, заданных на графах, еще раз разберемся в том, что такое группа, хотя формальное определение выше было дано.
Пусть задано конечное множество элементов mi Є M любой природы, например, целые числа или вращения тетраэдра с помеченными вершинами или разноцветные пятна на поверхности шара и т.д. И пусть задана бинарная алгебраическая операция, сопоставляющая по какому-либо правилу каждой паре элементов множества М какой-то элемент этого же множества (условие замкнутости). Тогда говорят, что на множестве М задан группоид. Если в отношении бинарной операции справедливо условие ассоциативности, т.е. mi Θ(mjΘ mk) = (mi Θmj)Θmk, то говорят, что группоид обладает свойствами полугруппы. Если в группоиде для любой пары mi и mj существуют однозначные решения уравнений mi Θ x = mj и y Θ mi = mj, то говорят, что задана квазигруппа. Если же для любого элемента полугруппы mi существует его обратный элемент, т.е. mi Θ (mi)-1= е, то говорят, что на множестве элементов задана группа.
Примеры полугруппы: множество элементов {-1, 0, 1} с бинарной операцией - умножением. Проверяем условие замкнутости: -1 * -1 = 1; 1 * 0 = 0; 1* -1 = -1 и т.д. Новых элементов не возникает. Единичным элементом является "1". Закон ассоциативности выполняется: 1 * (-1 * 1) = (1 * -1) * 1. Однако не для всех элементов, например, "0" существует в смысле арифметической операции обратный элемент: 0*а ≠ 1.
Примером еще одной полугруппы является пара элементов {0, 1} с булевой операцией сложения. При этом "единицей" является 0.
Пример попытки получения группы из группоида: Пусть на белой поверхности шара разными красками отмечено некоторое множество пятен, а бинарной операцией "умножения" является соединение пятна р1 с пятном р2 отрезком прямой и восстановление в середине этого отрезка перпендикуляра в ту сторону, в которую оказывается построенной полуокружность из середины этого отрезка, начиная с первого по порядку обозначения пятна, например, р1, и проводимая ко второму пятну по часовой стрелке. При этом возможны две ситуации: либо эта перпендикулярная к отрезку линия пересечется с каким-то пятном, либо, обогнув по поверхности шара, снова пересечет тот же отрезок. В первом случае это будет одно из имеющихся на поверхности шара пятен, т.е. выполняется условие замыкания, а во втором случае "умножение" привело к одному большому "белому" пятну, знаменующему собой "единицу" в этой системе подмножеств. То, что это группоид гарантирует замкнутость результатов применения бинарной операции. Но выполнимо ли в этой системе условие ассоциативности? (Домашнее задание: проверить это)
Справка: задание группоида на поверхности тела, топологически эквивалентного шару, позволяет примерно при том же объеме информации, что и в передаваемом словесном портрете, задавать больше его дискриминирующих признаков, например, удлиненность или треугольность конфигурации лица.
Подобным образом построенные перестановки графа 4G4 образуют группу, изоморфную группе всех симметрий тетраэдра[3], и общее число перестановок равно n! = 24, где n - степень групп, т.е. число переставляемых одной перестановкой элементов. Например, это С, Р, Л, О, где С- собиратель, Р - рыбак, Л - лес, О- озеро. Этот подход, на наш взгляд, интересен тем, что позволяет создать основу для реконструирования истории человеческого общества в категориях становления его системы общественного воспроизводства (СОВ) и его простейших воспроизводственных циклов - ВЦ, что, с другой стороны, имеет целью объяснить возникновение первоначальных социальных генов.
Первой обнаружилась группа перестановок для полного графа G4, возникшая на базе 8 перестановок и являющаяся подгруппой группы симметрий тетраэдра:
Т0 – перестановка тождественного преобразования:
Эта перестановка на множестве {Л, О, Р, С} генерирует слово, характеризующее ВЦ, где есть людоедство: СРЛО СРЛО.
Т1 – перестановка, описывающая вложение труда каждым племенем –«3», «4» и получение его продукта как на участке 1, так и 2:
Т2 – перестановка, учитывающая сбор урожая племени «4» на участке «1», принадлежащего племени «2» и наоборот, при сохранении труда (сбора соответствующих урожаев) каждого племени на своем участке, например, посева зерновых или огородных культур:
Т3 – перестановка, перестановка, учитывающая сбор урожая племени «4» на участке «1», принадлежащего племени «3» и наоборот, при осуществлении труда на выделенных участках сельхозугодий соседних племен (в соответствии с календарем с.-х. работ):
Т4 – перестановка, отражающая ту фазу с.-х. образа жизни, когда сельско-хозяйственные угодья находятся в цикле самообновления, например, «под паром», а племена обмениваются «излишками» из своего запаса:
Т5 – перестановка, учитывающая транспозиции с.-х. интеграции (1-2, 2-1 – корма для животных, навоз для пашен) при наличии прямого обмена излишками урожая:
Т6 – перестановка учитывающая транспозиции с.-х. интеграции (1-2, 2-1 – корма для животных, навоз для пашен) при фазе тождественного воспроизведения каждого племени (3 и 4) самих себя:
Т7 – перестановка, учитывающая сбор «урожая» каждым племенем на своем участке, а также проведение работ по обработке участков сельско-хозяйственных угодьев, выделенных соседями:
То, что эти перестановки образуют группу, легко проверяется, - результаты проверки представлены в Таблице1:
Т0 | Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | Т6 | Т7 | |
Т0 | Т0 | Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | Т6 | Т7 |
Т1 | Т1 | Т0 | Т4 | Т5 | Т2 | Т3 | Т7 | Т6 |
Т2 | Т2 | Т6 | Т5 | Т4 | Т1 | Т7 | Т3 | Т0 |
Т3 | Т3 | Т5 | Т6 | Т0 | Т7 | Т1 | Т2 | Т4 |
Т4 | Т4 | Т7 | Т3 | Т2 | Т0 | Т6 | Т5 | Т1 |
Т5 | Т5 | Т3 | Т7 | Т1 | Т6 | Т0 | Т4 | Т2 |
Т6 | Т6 | Т2 | Т1 | Т7 | Т5 | Т4 | Т0 | Т3 |
Т7 | Т7 | Т4 | Т0 | Т6 | Т3 | Т2 | Т1 | Т5 |
Вообще говоря, порядки найденных подгрупп- 4 и 8 - группы симметрий тетраэдра {T0, T1, …, T23}являются делителями порядка этой группы – 4! = 24. С формальной точки зрения делителями этого порядка могли бы являться еще порядки 2, 3, 6 и 12 соответствующих подгрупп. Ниже представлены подгруппы таких порядков.
Имеются 9 подгрупп, помимо тривиальной, 2-го порядка: {T0, T1}, {T0, T3}, {T0, T4}, {T0, T5}, {T0, T6}, {T0, T13}, {T0, T15}, {T0, T16}, {T0, T18}, 4 подгруппы 3-го порядка: {T0, T14, T20 }[4], {T0, T22, T23}, {T0, T17, T19}, {T0, T12, T21} и ими, кстати, исчерпываются все подгруппы этого порядка [14].
Ниже приведены все типичные виды перестановок группы симметрий тетраэдра, вершины которого помечены цифрами 1, 2, 3, 4.
Т2 (3124) - тип s4
3 4
4 |
1 2
Т4 (34) - тип (s1)2 * s2
1 | |||
1 |
Т5 (12)(34) - тип (s2)2
2 |
Т12 (312) - тип s1* s3;
1 | |||
Т0 – перестановка тождественного преобразования (тип (s1)4): 3 4
1 | ||||
1 |
1 2
Формула Пойи
Для перечисления графов
5-ти типов перестановок группы S4
(s1)4 + 6*(s1)2 *s2 + 8*s 1*s3 + 3*(s2)2 + 6*s4
Целочисленные коэффициенты в этом полиноме означают количества орграфов данного типа, например, 6 для (s1)2 *s2.