Permutări: compunere, inversă, inversiuni, semn
Permutările de grad n, compunerea și inversa, ecuațiile și puterile în Sₙ, inversiunile, semnul (signatura) și transpozițiile, cu toate calculele verificate prin enumerare completă în S₃ și S₄.
- 20 min
- La BAC: Subiectul al II-lea (1) · Subiectul al II-lea (2)
- Verificat pe bareme

ții minte doar fișa asta și ești acoperit
Fișa de aur
- 01
σ∘τ: aplici întâi τ, apoi σ (de la dreapta la stânga). În general σ∘τ ≠ τ∘σ.
Truc: Ca la funcții: f(g(x)) înseamnă întâi g.
- 02
Inversa: întorci tabelul (linia de jos devine sus) și reordonezi coloanele după 1, 2, ..., n.
- 03
Inversiune = pereche i < j cu σ(i) > σ(j). Le numeri pe rând: pentru fiecare poziție, câte numere mai mici sunt în dreapta ei.
- 04
ε(σ) = (−1)^m(σ); ε(σ∘τ) = ε(σ)·ε(τ), deci produsul a două impare e par.
- 05
Transpoziția e mereu impară; o permutare scrisă ca produs de k transpoziții are semnul (−1)^k.
- 06
σ²⁰²⁶: găsești ordinul k (cel mai mic cu σᵏ = e) și reduci exponentul: σ²⁰²⁶ = σ^(2026 mod k).
- 07
σ∘x = τ ⇒ x = σ⁻¹∘τ; x∘σ = τ ⇒ x = τ∘σ⁻¹: inversa stă lângă σ, ca la matrice.
Pe scurt
Culorile din lecție:termenidee-cheie
- O permutare de grad n este o funcție bijectivă ; mulțimea lor, , are elemente.
- Compunerea se citește de la dreapta: . Este asociativă, are elementul neutru , fiecare permutare are inversă, dar pentru nu este comutativă.
- Ecuații: ; .
- Puteri: dacă , exponenții se reduc modulo .
- Inversiune: cu ; semnul .
- ; orice transpoziție este impară.
Permutări de grad n
O permutare se scrie ca tabel cu două linii: pe prima linie , pe a doua imaginile:
Pe linia a doua apare fiecare număr de la 1 la exact o dată (bijecție). Numărul permutărilor de grad este (lecția despre metode de numărare): are 6 elemente, are 24.
Permutarea identică are pentru orice . Două permutări sunt egale dacă au aceeași a doua linie.
Compunerea permutărilor
Pentru , compusa (scrisă și ) este permutarea : întâi , apoi .
, .
, , , , iar în cealaltă ordine , , , :
Proprietăți (verificate pe toate perechile din și ):
- asociativitate: ;
- element neutru: ;
- fiecare are o inversă (secțiunea 3);
- pentru compunerea nu este comutativă (Exemplul 1).
Cu aceste proprietăți, este un grup, grupul permutărilor de grad (lecția despre grupuri, Subiectul al II-lea, problema 2).
Permutarea inversă și ecuații în Sₙ
Inversa lui este permutarea cu : dacă , atunci . Practic, schimbi liniile tabelului și reordonezi coloanele.
Pentru din Exemplul 1: , , , , deci , , , :
a) . Compunând la stânga cu : , adică , , , :
b) . Compunând la dreapta cu : , adică , , , :
Soluțiile sunt unice și diferite între ele; verificare: și .
Cum rezolvi σ∘x = τ în Sₙ?
Puterile unei permutări
, , . Cel mai mic cu se numește ordinul lui ; atunci .
Pentru din Exemplul 1:
Cum , . (Observă și că , pentru că .)
Inversiuni și semnul unei permutări
Inversiune a lui este o pereche cu și . Numărul inversiunilor se notează , iar semnul (signatura) este
este pară dacă și impară dacă .
Cum numeri repede: pe a doua linie, pentru fiecare număr, câte numere mai mici stau la dreapta lui; aduni.
Pentru (linia a doua ): la dreapta lui 2 e un număr mai mic (1); la dreapta lui 4, două (1 și 3); la dreapta lui 1, niciunul. Inversiunile sunt , , , deci și : este impară.
Pentru (linia a doua ): inversiunile sunt și , , : este pară.
Control cu proprietatea semnului: , iar (linia a doua ) are o singură inversiune.
Fiecare încrucișare e o inversiune
| Permutarea din (a doua linie) | Inversa (a doua linie) | ||
|---|---|---|---|
| (identica) | 0 | 1 | |
| 1 | −1 | ||
| 1 | −1 | ||
| 2 | 1 | ||
| 2 | 1 | ||
| 3 | −1 |
Proprietăți (verificate prin enumerare completă în , și ):
- și (chiar );
- ; doar pentru , iar maximul doar pentru permutarea cu a doua linie ;
- pentru , exact jumătate din permutări, adică , sunt pare.
Câte inversiuni are permutarea n, n − 1, ..., 1?
Transpoziții
Pentru , transpoziția schimbă cu și lasă celelalte numere pe loc. De exemplu, în , .
- , deci ;
- pentru , are inversiuni, deci orice transpoziție este impară;
- orice permutare se scrie ca produs (compunere) de transpoziții; dacă sunt factori, .
Pentru din Exemplul 1, . Verificare (de la dreapta): , , , , adică exact , , , . Trei transpoziții: , la fel ca din numărarea inversiunilor.
Toate exemplele au fost recalculate cu un program, iar proprietățile au fost verificate pe toate elementele din , și .
Ce semn are o transpoziție?
Ce se cere la BAC
- Unde stă tema: programa de clasa a XI-a (capitolul de calcul matriceal) și grupul din clasa a XII-a, deci la Subiectul al II-lea, problema 1 sau 2.
- Cerințe tipice: compunerea a două permutări din sau , inversa, o ecuație , o putere mare (), numărul de inversiuni și semnul, verificarea că o mulțime de permutări e închisă la compunere.
- Frecvență reală: în cele 17 lucrări M_mate-info din 2024–2026 (modele, simulări, sesiuni speciale, iunie, rezerve, august) nu a apărut niciun item cu permutări. Tema rămâne în programă, deci poate apărea; lecția e scurtă tocmai ca să fie recuperată rapid.
- Redactare: la compunere scrii valorile pe rând (); la puteri, toate puterile până la și împărțirea cu rest a exponentului.
Greșeli care costă puncte
- Ordinea la compunere: înseamnă întâi .
- Inversa necitită corect: trebuie reordonate coloanele după prima linie.
- Inversiuni numărate pe poziții în loc de valori, sau perechi numărate de două ori.
- Ecuația rezolvată ca : inversa se pune pe partea lui .
- Exponentul redus greșit: cu restul împărțirii la ordinul lui , nu la .
Termeni-cheie
- Permutare de grad n
- Funcție bijectivă σ : {1, 2, ..., n} → {1, 2, ..., n}; se scrie ca tabel cu două linii: sus 1, 2, ..., n, jos σ(1), σ(2), ..., σ(n).
- Mulțimea Sₙ
- Mulțimea tuturor permutărilor de grad n; are n! elemente (S₃ are 6, S₄ are 24).
- Permutarea identică e
- Permutarea cu e(k) = k pentru orice k; element neutru la compunere: σ∘e = e∘σ = σ.
- Compunerea σ∘τ
- (σ∘τ)(k) = σ(τ(k)): se aplică întâi τ, apoi σ. Este asociativă, dar pentru n ≥ 3 nu este comutativă.
- Permutarea inversă σ⁻¹
- Permutarea cu σ∘σ⁻¹ = σ⁻¹∘σ = e; se obține schimbând liniile tabelului și reordonând coloanele după linia de sus.
- Inversiune
- Pereche (i, j) cu i < j și σ(i) > σ(j).
- Numărul de inversiuni m(σ)
- Câte inversiuni are σ; 0 doar pentru e și maxim n(n − 1)/2, doar pentru permutarea n, n − 1, ..., 1.
- Semnul (signatura) ε(σ)
- ε(σ) = (−1) la puterea m(σ); ε(σ) = 1: permutare pară, ε(σ) = −1: permutare impară.
- Proprietatea semnului
- ε(σ∘τ) = ε(σ)·ε(τ) și ε(σ⁻¹) = ε(σ), pentru orice σ, τ din Sₙ.
- Transpoziția τᵢⱼ
- Permutarea care schimbă i cu j (i ≠ j) și lasă restul pe loc; este impară și τᵢⱼ∘τᵢⱼ = e.
- Ordinul unei permutări
- Cel mai mic k ≥ 1 cu σᵏ = e; atunci σⁿ = σ la puterea restului împărțirii lui n la k.