In general, left and right cosets do not coincide for an arbitrary subgroup . When they do, we say it is a normal subgroup:
Un subgrupo de un grupo se dice normal if para todo and . Dicho de otra forma, .
Son aquellos que permiten hacer cociente y seguir obteniendo una estructura de grupo (this new group would act on the orbit space, not in the same space of course). **That is to say, they are made of transformations whose orbits get transformed to orbits of itself when any is applied.
Suppose that acts on a manifold . We can think of the space of orbits of acting on . Being normal, an element transforms complete orbits of into complete orbits of . I.E., WE CAN DEFINE AN ACTION OF THE QUOTIENT GROUP ON THE ORBITS SPACE!!! (I think it could be called quotient action)
At an infinitesimal level, the Lie algebra is an ideal of . See the proof here
Por otro lado, su sentido visual es el siguiente.
Consideremos el grupo de simetrías de un cuadrado. Tiene ocho elementos:
donde se tienen las relaciones , , (se visualiza mejor pensando que el cuadrado está en los números complejos con vértices: , y que es multiplicar por y es la conjugación).
Es sencillo comprobar que el sugbrupo no es normal, puesto que el grupo no coincide con . Ambos grupos, aún no siendo iguales, tienen el mismo aspecto, en el sentido de que son el mismo pero trasladados.
Pues bien, un subgrupo normal es más "simétrico", en el sentido de que cualquier traslación de ida y vuelta lo deja como estaba. The subgroup is normal.
We can say that \textbf{a normal subgroup is an invariant set under the adjoint action of the group on itself}.
Normal subgroup as a kernel
If we have a group homomorphism the kernel is a normal subgroup (easy to proof). But conversely, if we can see as the kernel of the map
This can be visualized in terms of the action of over a set . If has a normal subgroup , then we can define a group acting on the space of orbits of (see above). Every can be seen as an element of and the kernel of this association is, obviously . So, for me, the essence of normal subgroups is that they let us to comprise the space to an orbit space and an the group to an orbit group acting on the orbit space.