Реферат по предмету "Математика"


Вивчення нильпотентної довжини кінцевих груп з відомими додаваннями до максимальних підгруп

--PAGE_BREAK--розглядалися — доповнюваність (якщо перетинання підгрупи з додаванням циклічне), — щільність (якщо для будь-яких двох підгруп  підгруп групи, з яких перша не максимальна в другий,  в існує що доповнюється (абелева) підгрупа, що строго втримується між ними), і ін. Огляд результатів цього напрямку можна знайти в [10].

Подібна тематика досліджується й у теорії формацій. У роботах В.А. Ведерникова [5,6], Го Вень Биня [11], А.Н. Скиби [7], Л.А. Шеметкова [8] і інших авторів досліджувалися формації із системами що доповнюються підформацією. Огляд результатів цього напрямку можна знайти в [9].

Однак умова існування доповнень до окремих підгруп є досить сильним обмеженням. Далеко не всі підгрупи мають доповнення. Разом з тим кожна підгрупа має мінімальне додавання. Тому для дослідження будови кінцевих груп із системами підгруп, що додаються, необхідно вводити додаткові обмеження на мінімальні додавання.

У дипломній роботі викладені основи теорії нильпотентною довжини кінцевої розв'язної групи. Метою дипломної роботи є дослідження величини нильпотентною довжини кінцевих розв'язних груп з відомими додаваннями до максимальних підгруп. У роботі розглянуті наступні питання: підгрупа Фиттинга кінцевої розв'язної групи і її властивості; нильпотентна довжина й інші інваріанти кінцевої розв'язної групи; ознаки можливості розв'язання кінцевої групи з извесними додаваннями до максимальних підгруп; знаходження величини нильпотентною довжини розв'язної групи з відомими додаваннями до максимальних підгруп.

Робота складається із трьох глав.

У першому розділі «Підгрупа Фиттинга і її властивості» вивчені властивості підгрупи Фиттинга.

Визначення. Добуток всіх нормальних нильпотентних підгруп групи  називають підгрупою Фиттинга групи  й позначають через .

Визначення. Нильпотентною довжиною розв'язної групи  називають найменше , для якого . Нильпотентну довжину розв'язної групи  позначають через .

На основі підгрупи Фиттинга вводиться наступна

Теорема А. Підгрупа Фиттинга збігається з перетинанням централізаторов головних факторів групи.

Також розглядається доказ теореми К. Дерка.

Теорема B. Якщо   — максимальна підгрупа розв'язної групи , те, де .

Доведено теорему Монахова В.С.

Визначення. Підгрупа  групи  називається максимальною підгрупою, якщо  не втримується ні в якій іншій підгрупі, відмінної від .

Визначення. Підгрупою Фратіні групи називається перетинання всіх її максимальних підгруп. Підгрупа Фратіні групи  позначається через .

Теорема C. (1) У розв'язній неодиничній групі підгрупа Фратіні збігається з перетинанням максимальних підгруп, що не містять підгрупу Фиттинга.

(2) У розв'язної ненильпотентної групі перетинання максимальних підгруп, що містять підгрупу Фиттинга, метанильпотентно.

У другому розділі " — довжина - розв'язної групи" дані наступні визначення.Визначення. Нехай   — просте число. Назвемо групу - групою, якщо її порядок не ділиться на  й, як звичайно, - групою, якщо її порядок дорівнює ступеня числа . Кінцеву групу  будемо називати - розв'язної, якщо кожний з її композиційних факторів є або - групою, або -групою. Таким чином, група  розв'язна у звичайному змісті тоді й тільки тоді, коли вона - розв'язна для всіх простих . Ясно, що група  -розв'язна тоді й тільки тоді, коли вона має нормальний ряд

у якому кожна факторгрупа  є або -групою, або -групою.

Визначення. Найменше ціле число , для якого , ми назвемо -довгої групи  й позначимо його , або, якщо необхідно, .-довжину -розв'язної групи можна також визначити як найменше число -факторів, що зустрічаються в якому або ряді виду (2.1), оскільки мінімум досягається для верхнього -ряду

Доводиться

Теорема D. Якщо - -розв'язна група, де   — непарне просте число, то


(i)
(ii)  якщо  не є простим числом Ферма, і , якщо   — просте число Ферма. Крім того, ці оцінки не можна поліпшити.

У главі «Група з нильпотентними додаваннями до підгруп» доведена важлива теорема.

Визначення. Група  називається - сверхразрешимою, якщо її головні фактори або -групи, або мають прості порядки. -Сверхразрешимой називають групу, у якої фактори головного ряду або мають порядок , або є -групами. Група, у якої всі фактори головного ряду мають прості порядки, називається сверхразрешимой.

Теорема E. Кінцева нерозв'язна група з нильпотентними додаваннями до несверхразрешимим підгруп ізоморфна  або , де   — нильпотентна група, а  й   — прості числа.

Також доведений наслідок із цієї теореми.

Наслідок. Кінцева нерозв'язна група, у якій всі підгрупи непримарного індексу сверхразрешимі, ізоморфна  або , де   — - група, або , де   — -група.




1. Підгрупа Фиттинга і її властивості
Добуток всіх нормальних нильпотентних підгруп групи  називають підгрупою Фиттинга групи  й позначають через . Множина простих дільників порядку групи  позначається через  а найбільшу нормальну -підгрупу групи   — через .

Лема 1.1. (1)   — найбільша нормальна нильпотентна підгрупа групи ;
(2) ;

(3) .
Proof. (1) Нехай  і   — нильпотентние нормальні підгрупи групи  й нехай  і   — силовські -підгрупи з  і . Тому що , а , те  по лемі 4.1, с. 35. Аналогічно, , тому . Ясно,   — -група. Покажемо, що вона силовська в.  Для цього обчислимо її індекс:

Тому що чисельник не ділиться на , те   — силовська -підгрупа групи . Отже, добуток двох нормальних нильпотентних підгруп є нормальна нильпотентна підгрупа. Тому   — найбільша нормальна нильпотентна підгрупа групи .

(2) Ясно, що  для всіх , тому



Обернено, якщо   — силовська -підгрупа групи , те  й  нормальна в , тому  й

(3) Якщо , те  й  нильпотентна, тому  по (1) і .

Лема 1.2. (1) ; якщо  розв'язно й , те ;

(2)  (3) якщо , те ; якщо, крім того,  абелева, те

Proof. (1) Оскільки підгрупа Фратіні   — нильпотентна нормальна підгрупа групи , те . Нехай   — розв'язна неодинична група. Тоді  розв'язна й неодинична. Нехай

Тому що   — -група для деякого простого , то по наслідку 4.2, с. 35, підгрупа  нильпотентна й . Отже, .

(2) Якщо , те   — нильпотентна нормальна в  підгрупа по теоремі 4.3, с. 35, тому  й

Зворотне включення треба з визначення підгрупи Фиттинга.

(3) Для мінімальної нормальної підгрупи  або , або . Якщо , то



Якщо , то   — елементарна абелева -група для деякого простого . Тому що , те . З іншого боку,  по теоремі 4.4, с. 35, тому .

Теорема 1.3.  для кожного . Зокрема, якщо  розв'язно, те

Proof. Нехай , . Тому що  по лемі 4.5, с. 35, те . Припустимо, що  для деякого  й нехай

Ясно, що  й  Нехай   — силовська -підгрупа групи . Тому що

-група, те, а оскільки     продолжение
--PAGE_BREAK--, те  й . Тепер,   — нильпотентна нормальна підгрупа групи  й . Таким чином,  і перше твердження доведене. Якщо  розв'язно, то  розв'язно, тому  й .

Говорять, що підгрупа  групи  доповнюємо в , якщо існує така підгрупа , що  й . У цьому випадку підгрупу  називають доповненням до підгрупи  в групі

Теорема 1.4. Якщо   — нильпотентна нормальна підгрупа групи  й , те  дополняема в.

Proof. За умовою  а по теоремі 4.6, с. 35, комутант . По теоремі 4.7, с. 35, підгрупа Фратіні  а за умовою  Тому  й  абелева. Нехай   — додавання до  в.  По лемі 4.8, с. 35,  Оскільки  й  те  й по теоремі 4.7, с. 35,

Отже,  і   — доповнення до  в.

Теорема 1.5. Факторгрупа  є прямий добуток абелевих мінімальних нормальних підгруп групи .

Proof. Припустимо спочатку, що  й позначимо через  підгрупу Фиттинга  По теоремі 4.6 комутант  Але  значить  по теоремі 4.7, с. 35. Тому  й  абелева. Нехай   — прямий добуток абелевих мінімальних нормальних підгруп групи  найбільшого порядку. Тоді  й по теоремі 1.4 існує підгрупа  така, що  По тотожності Дедекинда  Але  абелева, тому  а тому що , те  На вибір  перетинання  й

Нехай тепер  і  По лемі 1.2(2)  Тому що  те для  твердження вже доведене.

Наслідок 1.6. У розв'язній групі з одиничною підгрупою Фратіні підгрупа Фиттинга є прямий добуток мінімальних нормальних підгруп.

Теорема 1.7. Підгрупа Фиттинга збігається з перетинанням централізаторов головних факторів групи.

Proof. Нехай

По наслідку 4.9, с. 35, підгрупа  нормальна в.  Якщо



головний ряд групи , те



нормальний ряд групи . Тому що підгрупа  втримується в кожній підгрупі , те

для . По теоремі 4.10, с. 35, підгрупа  нильпотентна, тому .

Перевіримо зворотне включення. Нехай   — головний фактор групи . Тому що

те по лемі 4.11, с. 35, або
 або
У першому випадку , тому





У другому випадку з нильпотентності підгрупи  по лемі 1.2 одержуємо, що

Знову . Таким чином,  і .

Лема 1.8. .

Proof. Нехай . Ясно, що  й . Тому що

те  й  ізоморфна нормальної нильпотентною підгрупі групи . Тому



Нехай   — група й нехай







Ясно, що





У розв'язній неодиничній групі підгрупа Фиттинга відмінна від одиничної підгрупи по лемі 1.2. Тому для розв'язної групи існує натуральне  таке, що .

Нильпотентною довжиною розв'язної групи  називають найменше , для якого . Нильпотентну довжину розв'язної групи  позначають через . Таким чином, якщо група  розв'язна й , те



Тому побудований ряд нормальний і його фактори  нильпотентни.

Ясно, що  тоді й тільки тоді, коли група  нильпотентна.

Приклад 1.9. .

Непосредсвенно з визначення нильпотентною довжини випливає

Лема 1.10. Нехай   — розв'язна група. Тоді:
(1) ;

(2) .
Лема 1.11. (1) Якщо   — розв'язна група, то довжина будь-якого нормального ряду групи  з нильпотентними факторами не менше, ніж .

(2) Нильпотентна довжина розв'язної групи збігається з довжиною самого короткого нормального ряду з нильпотентними факторами.

Proof. (1) Застосуємо індукцію один по одному групи . Нехай



нормальний ряд групи  з нильпотентними факторами. Тому що   — нормальна нильпотентна підгрупа групи , те  й . Тут . Факторгрупа  має порядок менше, ніж порядок групи  й володіє поруч

де . Ясно, що це нормальний ряд, його довжина  і його фактори



нильпотентни. По індукції  й .

(2) треба з (1).Лема 1.12. Нехай   — розв'язна група. Тоді:

(1) якщо , те ;

(2) якщо , те ;

(3) якщо  й , те

зокрема, якщо  й   — розв'язні групи, те


(4) .


Proof. Нехай  і . Тоді

(1) Нехай . Тоді ряд

буде нормальним рядом підгрупи  з нильпотентними факторами



По лемі 1.11.

(2) Нехай  і . Тоді ряд

буде нормальним рядом групи  з нильпотентними факторами



По лемі 1.10.

(3) Ясно, що . Позначимо . Тоді  по лемі 1.10, а по індукції







Тому . Тому що  по (1), те маємо

(4) Покладемо . По лемі 1.2 для неодиничної розв'язної групи  маємо  й

Тому .

Наступна теорема належить К. Дерку.

Теорема 1.13. Якщо   — максимальна підгрупа розв'язної групи , те, де .

Приклад. Скористаємося індукцією один по одному групи . Нехай   — мінімальна нормальна підгрупа групи . Якщо , то  й , де . Тому можна припустити, що всі мінімальні нормальні підгрупи групи     продолжение
--PAGE_BREAK-- втримуються в.  Якщо група  містить дві різні мінімальні нормальні підгрупи, те  й по індукції

Оскільки



те теорема справедлива. Отже, можна вважати, що група  містить у точності одну мінімальну нормальну підгрупу. Якщо , то  по лемі 1.12 і знову

Оскільки

те знову теорема справедлива.

Отже, можна вважати, що  й  по наслідку 1.6. По індукції

Якщо , то твердження справедливо. Нехай , тобто . Уважаємо, що   — -група. Тоді   — -група. Нехай . Якщо , то  й , тому

і теорема справедлива.

Залишається випадок, коли . Тому що   — -підгрупа, те

причому   — -група. Протиріччя.

Приклад 1.14.

Всі три значення  в теоремі 1.13 мають місце. Значення  виконується на будь-який нильпотентною неодиничній групі. Значення  виконується на групі  з максимальною підгрупою . Значення  виконується на групі , у якої силовська -підгрупа максимальна.

Якщо факторгрупа  нильпотентна, то групу  називають метанильпотентною.

Теорема 1.15. (1) У розв'язній неодиничній групі підгрупа Фратіні збігається з перетинанням максимальних підгруп, що не містять підгрупу Фиттинга.

(2) У розв'язної ненильпотентною групі перетинання максимальних підгруп, що містять підгрупу Фиттинга, метанильпотентно.

Proof. Позначимо через  перетинання всіх максимальних підгруп групи , що не містить , а через  перетинання максимальних підгруп групи , що містять . Ясно, що підгрупи  й  характеристичні в групі  й

(1) У факторгрупи  підгрупа Фиттинга

по лемі 1.2, тому

Припустимо, що  й нехай   — мінімальна нормальна підгрупа групи , що втримується в.  Тому що підгрупа  нормальна в групі  й факторгрупа  нильпотентна, те по теоремі 4.3, с. 35, підгрупа  нильпотентна й . Але тепер

протиріччя. Тому допущення невірно й , тобто .

(2) Нехай   — розв'язна ненильпотентна група. Ясно, що   й

Тому підгрупа  метанильпотентна.

Приклад 1.16. У нерозв'язній групі  центр, підгрупа Фратіні й підгрупа Фиттинга збігаються й мають порядок . Тому в групі  немає максимальних підгруп, що не містять підгрупу Фиттинга.

Отже, твердження (1) теореми 1.15 у нерозв'язних групах порушується.
2. - довжина - розв'язної групи
Нехай   — просте число. Назвемо групу - групою, якщо її порядок не ділиться на  й, як звичайно, - групою, якщо її порядок дорівнює ступеня числа . Кінцеву групу  будемо називати - розв'язної, якщо кожний з її композиційних факторів є або - групою, або -групою. Таким чином, група  розв'язна у звичайному змісті тоді й тільки тоді, коли вона -розв'язна для всіх простих . Ясно, що група  - розв'язна тоді й тільки тоді, коли вона має нормальний ряд



у якому кожна факторгрупа  є або -групою, або -групою. Тому для такої групи ми можемо индуктивно визначити верхній -ряд.

зажадавши, щоб  була найбільшої нормальною -підгрупою в , а   — найбільшої нормальної -підгрупою в.

Найменше ціле число , для якого , ми назвемо -довгої групи  й позначимо його , або, якщо необхідно, .

-довжину -розв'язної групи можна також визначити як найменше число -факторів, що зустрічаються в якому або ряді виду (2.1), оскільки мінімум досягається для верхнього -ряду (2.2). Підгрупи  й, мабуть, характеристични в , і  містить всі нормальні підгрупи групи  з -довгої, не переважаючого числа . Помітимо також, що

для

Підгрупи й факторгрупи -розв'язної групи  також -розв'язні, і їхня довжина не перевищує . Якщо групи  й  обидві -розв'язні, то таке ж їхній прямий добуток  і

Нехай   — -розв'язна група й - її силовська -підгрупа. Розумно припустити, що чим більше -довго  групи , тим більшої повинна бути складність силовської підгрупи . Додамо точний зміст цьому твердженню й доведемо його декількома способами, обираючи різні критерії складності . Найбільш природні із цих критеріїв, силовські -інваріанти групи , такі:

(i)  де   — порядок ,

(ii)   — клас нильпотентності , тобто довжина (верхнього або) нижнього центрального ряду ,

(iii)   — довжина ряду комутантів ,

(iv)  де   — експонента , тобтонайбільший з порядків елементів . Експонента самої групи , тобто найменшого загальне кратне порядків її елементів, дорівнює тому . Очевидно, рівність нулю кожного з інваріантів  або  рівносильно тому, що  є -групою.

В основних теоремах обмежимося випадком непарних простих чисел , і навіть тоді результати будуть трохи різними, залежно від того, чи є  простим числом Ферма  чи виду ні.

Справедлива наступна теорема.

Теорема 2.1. Якщо - -розв'язна група, де   — непарне просте число, те
(i)
(ii)  якщо  не є простим числом Ферма, і , якщо   — просте число Ферма. Крім того, ці оцінки не можна поліпшити.

Ми встановимо також нерівності, що зв'язують  c  і  з , але тут наші результати будуть тільки для простих чисел, що не є простими числами Ферма. Всі ці результати тривіальні для , і ми доведемо їхньою індукцією по . Припустимо, що  й що , як завжди володіє верхнім -поруч (2.2). Нехай підгрупа Фратіні -групи . Усякий елемент групи  індуцирує внутрішній автоморфізм групи  й, отже, групи . Але, як відоме,  є елементарної абелевой -групою; тому її можна ототожнити з аддитивной групою векторного простору над простим полем характеристики , а її автоморфізм — з лінійними перетвореннями цього простору. Автоморфизми групи , індуковані елементами , утворять тому лінійну групу над полем характеристики . Ця група, мабуть, є гомоморфним образом групи , і ми покажемо, що в дійсності вона ізоморфна групі , і тому є -розв'язною групою, не утримуючої нормальної підгрупи, відмінної від одиниці.

Теорема 2.2. Нехай   — розв'язна лінійна група над полем характеристики , не утримуюча неодиничну нормальну -підгрупу. Нехай   — елемент порядку  в.  Тоді мінімальне рівняння для  має вигляд     продолжение
--PAGE_BREAK--.

Число  задовольняє наступній умові. Нехай  найменше ціле число (якщо воно існує), для якого  є ступенем простого числа  із властивістю . Якщо  не існує, то ; у противному випадку

Цей результат, доповнений більше детальними відомостями про елементи , для яких , буде ключем до доказу теореми А. Треба помітити, що нерівність  може виконуватися тільки тоді, коли  або коли   — простої число Ферма. Теорема В и подібні їй теореми доводяться в основному прямим визначенням найменшої групи, що задовольняє цим умовам, і прямим обчисленням. При цьому відіграє важливу роль наступна теорема, цікава сама по собі.

Теорема 2.3. Нехай   — якась -група, на яку діє -група , причому деякий елемент  групи  діє нетривіально на , але тривіально на кожну щиру -інваріантну підгрупу групи . Тоді існує таке просте число , що  є або елементарної абелевой -групою, або -групою класу нильпотентності 2, у якої центр і комутант збігаються, факторгрупа по комутанту   — елементарна абелева група й подання  на  неприводимо.

Слід зазначити, що якщо   — розв'язна група, то обмежник  тягне обмеженість довжини ряду комутантів  групи .

Нехай  означає наступне твердження:

: для кожного позитивного цілого числа  існує таке ціле число , що всяка розв'язна група експоненти , породжувана  елементами, має порядок не більше .

Теорема 2.4.  істинно, якщо  істинно для всіх ступенів простих чисел , що ділять .

Зокрема, тому що відомо, що ,  і  щирі, те щирі  й . У цих випадках, як і завжди, коли  ділиться тільки на два простих числа, ми можемо слово «розв'язна» замінити у формулюванні  словом «кінцева». Якщо   — число, вільне від квадратів, ми навіть можемо обчислити , коли  відомі для всіх простих , що ділять , і всіх . Так, порядок найбільшої кінцевої -породженої групи експоненти 6 дається формулою
 де  й
Нехай потрібно довести індукцією один по одному групи  нерівність



Тут  і   — числові інваріанти, для деякого класу кінцевих груп, що ми вважаємо замкнутим. Ми вважаємо, що (2.3) виконується для досить малих , отже й для , і, крім того, що:

(I) якщо   — підгрупа , те ;

(II) ;

(III) якщо   — факторгрупа , те .

Тоді справедлива

Лема 2.5. У доказі нерівності (2.3) індукцією один по одному групи  можна припустити, що  володіє тільки одною мінімальною нормальною підгрупою.

Справді, якщо  володіє двома мінімальними нормальними підгрупами  й , ми одержимо, що , так що  ізоморфно підгрупі прямого добутку . Так як   — інваріант, що має однакові значення для ізоморфних груп, останні (I) і (II) дають

У силу припущення індукції  й у силу умови (III) . Таким чином, , і точно також , так що , що й було потрібно.

Помітимо, що всі силовські -інваріанти, згадані раніше, крім , задовольняють умовам (I), (II) і (III). Те ж вірно й для інваріанта  розв'язної групи й інваріанта  -розв'язної групи;  задовольняє умові (III). Таким чином, якщо  задовольняє умовам (I) і (II), те цим же умовам задовольняє будь-яка функція , а якщо  задовольняють умові (III), те цій же умові задовольняє будь-яка функція , що не убуває по кожному з  аргументів. Тому що всі наші нерівності тривіальні для досить малих груп , то легко бачити, що твердження останньої леми можна застосовувати щораз, коли це необхідно.

Теорема 2.6. Якщо   — розв'язна група, те .

Доводячи теорему індукцією один по одному , можна припустити, що  володіє тільки одною мінімальною нормальною підгрупою. Тому що  розв'язно, ця підгрупа буде -групою для деякого простого числа . Тоді у верхньому -ряді (2.2) групи  підгрупа . Звідси

Але  й -1, у той час як при  інваріанти  й  мають однакові значення для  й .

Нехай пропозиція індукції, застосована до групи , дає

Звідси треба теорема.

Нам знадобитися далі важлива властивість верхнього -ряду -розв'язної групи, що зручно вивести в небагато більше загальному контексті. Нехай   — деяка множина простих чисел, а   — додаткове до  множина. -група — це кінцева група, порядок якої ділиться тільки на прості числа, що входять в.  Кінцева група  -розв'язна, якщо кожний її композиційний фактор є або -групою, або -групою. Така група  володіє верхнім -поруч, для якого ми використовуємо ті ж позначення, що й у випадку, коли  містить одне просте число . Таким чином, ми пишемо



для ряду нормальних підгруп, вимагаючи, щоб факторгрупа  була найбільшої нормальною -підгрупою в , а факторгрупа   — найбільшої нормальної -підгрупою в.

Лема 2.7. Якщо -розв'язна група  не містить неодиничну -підгрупу, так що , то група  містить свій централізатор у групі .

Нехай   — централізатор групи . Якщо лема не вірна й , то ми можемо вибрати нормальну підгрупу  групи , таку, що  й мінімальну при цьому умові. Тому що група  -розв'язна, факторгрупа  виявляється або -групою, або -групою, а по визначенню групи  вона не може бути -групою. Отже, факторгрупа  є -група й порядки груп  і  взаємно прості. По теоремі Шура, група  має доповнення  в групі . Тому що , трансформування групи  елементом з  індуцірує її внутрішній автоморфізм, а тому що порядки  й  взаємно прості, цей автоморфізм може бути тільки тотожним. Тоді   — прямий добуток  і . Тому  є характеристичною підгрупою в , а отже, нормальною підгрупою в , у протиріччі із припущенням, що . Це протиріччя доводить лему. Помітимо, що припущення  насправді зайво, тому що в загальному випадку ми можемо застосувати лему до факторгрупи .

Наслідок 2.8. Нехай   — деяка підгрупа , індекс якої не ділиться ні на яке просте число з , тоді центр групи  втримується в центрі групи .

Дійсно, підгрупа  повинна містити нормальну -підгрупу  групи .

Наслідок 2.9. Нехай   — деяка підгрупа групи , що містить , тоді  не володіє неодиничної нормальної -підгрупою.

Дійсно, нормальна -підгрупа групи  повинна втримуватися в центролизаторе групи .

Під -підгрупою кінцевої групи  ми маємо на увазі таку підгрупу, порядок і індекс якої взаємно прості. Якщо група     продолжение
--PAGE_BREAK-- розв'язна і її порядок дорівнює , де , то група  володіє -підгрупами порядку  й будь-які дві з них сполучені, а тому ізоморфні.

Теорема 2.10. Якщо   — розв'язна група порядку , де  при , і якщо підгрупа групи  порядку  має клас нильпотентності  те

Зокрема, для будь-якої кінцевої розв'язної групи . -підгрупа деякої факторгрупи , порядок якої ділить , має клас нильпотентності, не перевищуючий , так що ми можемо застосувати твердження леми 2.5 і одержати результат індукцією один по одному групи , допустивши що  володіє тільки одною мінімальною нормальною підгрупою. Це буде -група для деякого простого числа , і ми можемо тому предполодить, що її порядок ділить . Тоді, якщо ми візьмемо в якості  множина простих долителей числа , виявиться виконаної передумова леми 2.5. Якщо   — найбільша нормальна -підгрупа групи  й   — її центр, то по наслідку леми 2.5  містить центр -підгрупи групи , що має порядок . Порядок -підгрупи групи  ділить , тому клас нильпотентності її не більше . Для  -підгрупи груп  і  порядку  ізоморфні, так що в силу припущення індукції, застосованої до , одержимо





Тому що , той доказ по індукції проведено.

Перш ніж застосовувати лему 2.5 до доказу нерівності для , зручно уточнити її для випадку, при якому  складається з одного простого числа . Нехай  є -розв'язна група з верхнім -поруч (2.2). Тоді лема 2.5, застосована до групи , показує, що якщо   — елемент групи , що не входить в , те трансформування елементом  індуцируе у  нетотожний автоморфізм. Необхідне уточнення складається в заміні групи  групою , де   — підгрупа Фратіні групи . Тепер   — -група, і в такий спосіб   — елементарна абелева -група. Ясно тому, що автоморфізм групи , індукований групи , тотожний. Таким чином, множина елементів групи , що тотожно трансформує , є нормальною підгрупою  групи , такий, що . По визначенню  фактор група  не може бути -групою, відмінної від 1, тому якщо , те група  повинна містити елемент , що не входить в  і порядку, взаємно простого . Тоді  індуцірує автоморфізм групи  порядку, взаємно простого с. Але автоморфізм -групи, по модулю підгрупі Фратіні, має порядок, рівний ступені числа . Таким чином,  індуцірує у  нетотожний автоморфізм, що суперечить визначенню групи . Виходить, , що й було потрібно. У такий спосіб:

Лема 2.11. Якщо  є -розв'язна група з верхнім -поруч (2.2) і якщо   — підгрупа Фратіні групи , те автоморфизми групи, які індуковані трансформуваннями елементами групи , представляють  точно.

Наслідок 2.12. .

По лемі група  не володіє неодиничної нормальної -підгрупою, і наступні члени її верхнього -ряду являють собою фактор групи по  відповідних членів верхнього -ряду групи .

Теорема 2.13. Для кожної -розв'язної групи
(I)

(II)
Ми можемо використовувати індукцію один по одному групи  й припустити, що  володіє тільки одною мінімальною нормальною підгрупою . Очевидно, ми можемо також припустити, що , звідки наслідку з леми 2.11 , а, отже, , і   — елементарна абелева -група. Тепер, думаючи , ми одержимо, що , так що по припущенню індукції містимо, що . Якщо   — група порядку , то порядок її групи автоморфизмов  дорівнює

так що . Відповідно до леми 2.11, група  ізоморфна деякій підгрупі групи , так що , звідки . Таким чином,





що й було потрібно.

З іншої сторони відповідно до наслідку 1 леми 2.7,  містить центр силовської -підгрупи групи , так що . Тому що , те індукція для (II) проводиться відразу.

Нерівності, отримані десь, аж ніяк не є найкращими. Для непарних  їх значно можна підсилити. Однак при  теорему 2.13 поліпшити не можна.

Останню теорему можна застосувати для короткого доказу тверджень  і .
3.Група з нильпотентними додаваннями до підгруп
У справжньому главі описані нерозв'язні кінцеві групи з нильпотентними додаваннями до несверхразрешимих підгруп. До цього класу груп ставляться, зокрема, і кінцеві групи із примарними індексами несверхразрешимих груп. Доводиться

Теорема 3.1. Кінцева нерозв'язна група з нильпотентними додаваннями до несверхразрешимих підгруп ізоморфна  або , де   — нильпотентна група, а  й   — прості числа.

Наслідок 3.2. Кінцева нерозв'язна група, у якій всі підгрупи непримарного індексу сверхразрешими, ізоморфна  або , де   — -група, або , де   — -група.

Відзначимо, що кінцеві групи з нильпотентними підгрупами непримарного індексу вивчені С. С. Левищенко [13]. Серед них немає нерозв'язних груп.

Розглядаються тільки кінцеві групи. Всі позначення, що зустрічаються, і визначення стандартні, їх можна знайти в [2,14].

Нам знадобиться наступна

Лема 3.3. Нехай у кінцевій групі  кожна несверхразрешима група володіє нильпотентним додаванням. Тоді в будь-якій підгрупі й у будь-який фактор-групі групи  кожна несверхразрешима підгрупа володіє нильпотентним додаванням.

Proof. Нехай   — довільна підгрупа кінцевої групи , і нехай   — несверхразрешимая підгрупа з . У групі  існує нильпотентное додавання  до підгрупи . Тому , а . Тепер   — нильпотентна, і до  можна взяти нильпотентне додавання в підгрупі .

Нехай   — нормальна в  підгрупа, і   — несверхразрешимая в  підгрупа. Тоді  несверхразрешима, і існує нильпотентна підгрупа  така, що . Тепер  нильпотентна й , тобто до підгрупи  можна знайти в  нильпотентное додавання.

Доведемо теорему.

Приклад. Шлях   — кінцева нерозв'язна група з нильпотентними додаваннями до підгруп. Тому що  не -нильпотентна, те в  існує -замкнута підгрупа Шмидта , де   — нормальна в  силовська 2-підгрупа, підгрупа   — циклічна [14,c. 434]. Оскільки  не є сверхразрешимої, те існує нильпотентна підгрупа  така, що . З урахуванням парності порядку  з теореми 2.8 [15] містимо, що фактор-група  ізоморфна  або , де   — деяке просте число, а   — найбільша розв'язна нормальна в  підгрупа. Крім того,
 а
Тут  і   — 'елементарна абелева й циклічна підгрупи порядку . З теореми 2.10 [15] одержуємо, що   — простої число.

У випадку, коли  й   — прості числа в простій групі     продолжение
--PAGE_BREAK--, кожна несверхразрешима підгрупа ізоморфна групі . Остання підгрупа має в  циклічне доповнення . Тому група  у випадку, коли  й   — прості числа, задовольняє умові теореми.

Перевіримо, що група  не задовольняють умові теореми. Нехай



Відомо, що   — нормальна в  підгрупа, а   — циклічна група порядку . Для силовської -підгрупи  з  маємо



Тепер

Оскільки  й   — прості числа, то в  існує підгрупа  порядку . Для  підгрупа  -замкнута, і зовнішній автоморфізм  не централізує силовскую -підгрупу, тому  несверхразрешима. Тому що в  немає нильпотентною підгрупи порядку , то  не задовольняє умові теореми при . Якщо , то в  для підгрупи Шмидта, ізоморфній знакозмінній групі  ступеня , повинна найтися нильпотентна підгрупа  порядку, що ділиться на . Але такий нильпотентною підгрупи в  немає.

Отже, якщо , те  ізоморфна , де  й   — прості числа.

Нехай тепер . Припустимо, що  не є мінімальною нормальною в  підгрупою, і нехай   — мінімальна нормальна в  підгрупа, що втримується в.  По індукції, , де   — нильпотентна, а  ізоморфна  або . Тому що , те   — власна в  підгрупа, і для її прообразу  в групі  по індукції одержуємо, що , де  або . Підгрупа  характеристична в , а  нормальна в , тому  нормально в.  Тому що
 те
Оскільки для несверхразрешимої підгрупи  з  існує нильпотентна підгрупа  така, що , те

буде нильпотентною підгрупою.

Тепер розглянемо випадок, коли   — мінімальна нормальна в  підгрупа. Припустимо, що комутант   — власна в  підгрупа. Тому що
 те
З мінімальності  одержуємо, що
 Тому що




де  й   — прості числа, то в цьому випадку теорема доведена.

Отже, нехай . Якщо   — власна підгрупа у своєму централізаторі, то із простоти  треба, що  втримується в центрі . Тепер група  ізоморфна  або  по теоремі VI.25.7 [14].

Нехай  само централізована. Оскільки  розв'язно, те   — -група для деякого простого . Допусти, що існує простої , що ділить порядок , і нехай   — силовська -підгрупа з . Якщо підгрупа  сверхразрешима, то  нильпотентна й  не само централізована. Якщо  не сверхразрешима, то за умовою теореми існує нильпотентна підгрупа  така, що . Але тепер

буде розв'язної як добуток двох нильпотентних підгруп, протиріччя. Отже,   — найбільше просте число, що ділить порядок .

Допустимо, що  не втримується в.  Тоді   — власна в  підгрупа й . Тому що ,  і   — -група, те   — група непарного порядку. Підгрупа  має порядок  і   — просте число. Тому  й тепер , а фактор-група

буде розв'язної як добуток двох нильпотентних підгруп. Протиріччя.

Отже,  утримується в  і із  й нильпотентності  одержуємо, що   — -група для найбільшого простого , що ділить порядок . З теореми 2.1 [15] одержуємо, що , а . Але тепер   — підгрупа непримарного індексу. Тому вона сверхразрешима, а тому що її порядок дорівнює , те  нильпотентна, і знову  не само централізована. Протиріччя.

Теорема доведена повністю.

Розглянемо доказ наслідку.

Proof. Нехай   — кінцева нерозв'язна група, у якій всі підгрупи непримарного індексу сверхразрешимі. Якщо   — несверхразрешима в  підгрупа, те, де   — просте число. Тепер  для силовської -підгрупи  з , тобто група  задовольняє умові теореми. Тому
 або
де   — нильпотентна група. Якщо

те в  є несверхразрешима підгрупа  індексу . Тому що цей індекс повинен бути примарним, те  або , тому  або , а   — або -група, або -група. Якщо

те в  є несверхразрешимая підгрупа Шмидта порядку , а її індекс дорівнює  й повинен бути примарним, тобто  повинна бути -групою. Наслідок доведений.
4.Використовувані результати
Лема 4.1. Нехай . Тоді:

(1) якщо , , те ;

(2) якщо , , те .

Наслідок 4.2. Якщо  нильпотентна, те  нильпотентна.

Теорема 4.3. Нехай ,  і . Якщо  нильпотентна, то  нильпотентна.

Теорема 4.4. (1) Центр  неодиничної нильпотентною групи  відмінний від одиниці й .

(2) У нильпотентною групі кожна власна підгрупа відмінна від свого нормализатора.

(3) У нильпотентною групі  перетинання неодиничної нормальної підгрупи  із центром групи відмінно від одиниці й .

Лема 4.5. Нехай   — нормальна підгрупа групи . Тоді:

(1) якщо , те й ;

(2) якщо , те й ;

(3) ;

(4) .

Теорема 4.6. Група нильпотентна тоді й тільки тоді, коли її комутант утримується в підгрупі Фратіні.

Теорема 4.7. Нехай . Тоді:

(1) ;

(2) ;

(3) якщо , те ;

(4) якщо  й     продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Альтернативные источники энергии. (Грани нетрадиционной энергетики.)
Реферат Портрет императора Николая II работы В.А.Серова
Реферат «Информационное обеспечение культурного туризма»
Реферат Геноцид голодом на Вінниччині (Поділлі) у 1932-1933 рр.: передумови, причини та наслідки
Реферат Інструменти впливу на валютний курс у системі державного регулювання економіки 57 > 4 Глобалізація фінансових ринків І трансформація ролі нбу у регулюванні валютного курсу 69 Чинники вибору курсового режиму в умовах глобалізації 87
Реферат Влияние кризиса 2008 года на экономическое развитие России
Реферат Экспериментальная психология (тест с ответами)
Реферат Зрение земноводных
Реферат Политико-правовые взгляды Фомы Аквинского
Реферат Языковые стилистические особенности жанра "Заметка"
Реферат Уголовно-правовые средства обеспечивающие осуществление оперативно-розыскной деятельности
Реферат Автоматизация процесса обработки информации складского учета
Реферат Математические модели ГТД
Реферат K. C. Станиславский    Собрание сочинений в восьми томах
Реферат Thomaas Edison Essay Research Paper Dear DadI