¿Existe una rama (o sub rama) de las matemáticas que aborde cómo las diferentes permutaciones de elementos en un grupo se relacionan entre sí?

Estás realmente en algo aquí, incluso usaste la palabra tú mismo. ¡La teoría de grupo es lo que estás buscando!

Hay 6 permutaciones de 3 objetos, es decir (1,2,3), (1,3,2), (2,3,1), (2,1,3), (3,1,2) y (3,2,1). Estos también son los elementos del grupo simétrico llamado [math] S_3 [/ math] en tres elementos. Los elementos se relacionan entre sí de cierta manera, y las propiedades clave son que

1. Si tiene tres permutaciones [matemáticas] p, q, r [/ matemáticas], aplicar [matemáticas] p [/ matemáticas] a [matemáticas] (qr) [/ matemáticas] es lo mismo que aplicar [matemáticas] (pq ) [/ math] a [math] r [/ math], es decir, [math] p (qr) = (pq) r [/ math], y

2. Para cada [math] p [/ math] hay un elemento [math] q [/ math] tal que [math] pq [/ math] es el elemento de identidad, la “permutación de no hacer nada”, (1,2 , 3) en este caso.

Las permutaciones de una baraja de cartas también forman un grupo, llamado [math] S_ {52} [/ math] en analogía con el ejemplo anterior, y la permutación de orden ascendente es el elemento de identidad. Para cualquier barajadura [matemática] s [/ matemática], hay una barajadura [matemática] r [/ matemática] tal que aplicar [matemática] s [/ matemática] luego [matemática] r [/ matemática] es lo mismo que no hacer nada . Este grupo es muy grande, tiene elementos [matemáticos] 52! [/ Matemáticos].

Sí, como alguien señaló, es teoría de grupo. Parte del álgebra abstracta.

Si tomamos un conjunto [math] G [/ math] con una operación [math] * [/ math] y tenemos algunas consideraciones especiales

formamos un grupo

  1. Cierre [matemática] \ para todo a, b \ en G | a * b \ en G [/ matemáticas]
  2. Asociatividad [matemáticas] \ para todos a, b, c \ en G | (a * b) * c = a * (b * c) [/ matemáticas]
  3. El elemento de identidad [matemáticas] \ existe e \ en G st \ forall a \ en G e * a = a * e = a [/ math]
  4. Elementos inversos [matemática] \ forall a \ en G \ existe b \ en G st a * b = b * a = e | b \ textrm {se denota} a ^ {- 1} [/ math]

En particular, una permutación es una biyección en un conjunto, se escriben en ciclo.

Si tenemos [matemáticas] \ {1,2,3 \} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ sigma = \ begin {pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 3 & 1 \\ \ end {pmatrix} [/ math]

es una permutación del conjunto hay seis de ellos

si solo tuviéramos

[matemáticas] \ sigma = \ begin {pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 1 & 2 & 3 \\ \ end {pmatrix} [/ math]

este es el mapeo de identidad

Y juntos forman un grupo más grande llamado grupo simétrico

Cómo actúan estas permutaciones juntas formando subgrupos y dividiendo naturalmente este grupo, según el teorema de Lagranges

Hay una cosa más grande e interesante sobre esto.

El grupo simétrico puede verse como una acción grupal

Uno de los resultados es el lema de Burnsides, que cuenta el número de órbitas.

Entonces sobre las tarjetas …

Realmente no voy a entrar en esto.

Sí, hay muchas matemáticas relacionadas con la combinatoria.

No leí la última parte, sobre grupos y campos aleatorios. Hay un subgrupo de álgebra abstracta para esto.

Pero, por lo general, cuando las personas modelan este proceso aleatorio, se considera un proceso estocástico y sigue la distribución multinomial.