1群作用の定義
群 G が集合 X に作用するとは、写像 G\times X\to X、(g,x)\mapsto g\cdot x が与えられ、任意の g,h\in G、x\in X に対して次を満たすことである。
e\cdot x=x
(gh)\cdot x=g\cdot(h\cdot x)
第一式は、単位元は何もしないことを表す。第二式は、群の積と変換の合成が対応することを表す。
各 g\in G は x\mapsto g\cdot x という X の全単射を定める。逆写像は g^{-1} の作用である。X の全単射全体の群を \operatorname{Sym}(X) と書くと、群作用は群準同型
G\to\operatorname{Sym}(X),\qquad g\mapsto(x\mapsto g\cdot x)
を与えることと同じである。実際、\rho(g)(x)=g\cdot x とおけば
\rho(gh)(x)=(gh)\cdot x=g\cdot(h\cdot x)=(\rho(g)\circ\rho(h))(x)
なので \rho は準同型である。逆に準同型 \rho:G\to\operatorname{Sym}(X) から g\cdot x=\rho(g)(x) と定めれば、\rho(e)=\operatorname{id}_X と \rho(gh)=\rho(g)\circ\rho(h) から作用の二つの公理が従う。