3. Основные свойства проекторов и инъекторов
Определение. Пусть --- группа и
--- класс групп. Если
и
, то
---
-подгруппа группы
.
Определение. -максимальной подгруппой группы
называется такая
-подгруппа
группы
, которая не содержится ни в какой большей
-подгруппе.
Определение. -проектором группы
называется такая подгруппа
группы
, что
,
является максимальной в
.
Определение. Пусть --- класс групп. Подгруппа
группы
называется
-инъектором, если для каждой субнормальной подгруппы
группы
пересечение
является
-максимальной подгруппой в
.
Определение. Пусть --- класс групп. Подгруппа
группы
называется
-биектором, если
является
-максимальной подгруппой в
, а
является
-максимальной в
для каждой нормальной подгруппы
.
Ясно, что -биектор одновременно является
-проектором и
-инъектором группы
.
Пример Примерами -биекторов служат силовские
-подгруппы групп для класса
всех
-групп.
Пример В группе силовская 2-подгруппа является
-биектором.
Пример Группа не является метанильпотентной, но
-проекторы и
-инъекторы совпадают между собой и являются нехолловыми подгруппами порядка 24.
Для локальной формации каждая конечная разрешимая группа
обладает единственным классом мопряженных
-проекторов. Если
--- радикальный класс, т. e. класс Фиттинга, то каждая конечная разрешимая группа содержит единственный класс сопряженных
-инъекторов. Но наиболее употребительными в современной алгебре классы конечных групп являются одновременно и локальными формациями, и радикальными классами. Поэтому вполне естественно встает вопрос о существовании
-биекторов в конечных разрешимых группах для локальной радикальной формации
.
В настоящей работе показывается, что -биекторы во всех разрешимых группах существуют только в том случае, когда
совпадает с классам
всех разрешимых
-групп. Кроме того устанавливается, что в метанильпотентных группах существование
-биектора превращает его в
-холловскую подгруппу, и приведен пример, показывающий, что в разрешимых группах ступени нильпотентности
это свойство нарушается.
Пусть --- класс групп. Через
обозначается совокупность всех простых чисел
, для которых в
существует неединичная
-подгруппа, т. е.
. Множество
называется характеристикой класса
.
Для любого множества простых чисел через
обозначается класс всех нильпотентных
-групп.
Лемма Если --- класс Шунка, то
.
Доказательство. Пусть . Ясно, что примитивная нилпотентная группа имеет простой порядок. Если
--- произвольная примитивная факторгруппа группы
, то
имеет простой порядок
. Так как
, то
. Из определения класса Шунка получаем, что
. Таким образом,
. Обратно, если
, то для любого простого делителя порядка
существует подгруппа индекса
. Так как
, то
и
. Лемма доказана.
Следствие Если --- локальная формация, то
.
Доказательство. Достаточно вспомнить, что локальная формация является насыщенной, а значит и классом Шунка.
Лемма Пусть --- класс Шунка и
--- конечная нильпотентная группа. Если
--- подгруппа из
, то
является
-проектором в
тогда и только тогда, когда
---
-холловская подгруппа.
Доказательство. Пусть ---
-проtктор в группе
. Так как
, то по лемме (??) подгруппа
является
-подгруппой. Пусть
---
-холловская в
подгруппа. Ясно, что
. Nак как
, то
---
-подгруппа и
.
Обратно, пусть ---
-холловская подгруппа и пусть
---
-проектор в
. Так как
, то
---
-подгруппа и
.
Лемма Если --- радикальныи класс, то
.
Доказательство. Если , то в
существует субнормальная подгруппа
простого порядка
, для любого
. Поэтому
,
, и
.
Обратно, пусть , тогда для каждого
в
существует подгруппа
. Значит все
-подгруппы содержатся в
. Так как
замкнут относительно прямых произведений, то
. Лемма доказана.
Лемма Пусть --- радикальный класс и
--- конечная нильпотентная группа. Если
--- подгруппа из
, то
является
-инъектором в
тогда и только тогда, когда
---
-холловская подгруппа.
Доказательство. Пусть ---
-инъектор в
. Так как
, то
будет
-подгруппой в
. Если
---
-холловская в
подгруппа, то
и
---
-подгруппа. Поэтому
.
Обратно, если ---
-холловская подгруппа в
, то
. Если
---
-инъектор, то
и
---
подгруппа, поэтому
. Лемма доказана.
Пусть , где
--- пробегает все группы из
. Если
--- разрешимый радикальный класс, то
.
Следствие Пусть --- радикальный класс Шунка. Тогда в каждой конечной нильпотентной группе
существует
-биектор
и подгруппа
является
-холловской подгруппой группы
.
Доказательство получаем из лемм (??) и (??).
Следствие Пусть --- радикальная локальная формация. Тогда в каждой нильпотентной группе
существует
-биектор
и подгруппа
является
-холловской подгруппой группы
.
Обозначим через совокупность всех
-проекторов группы
, а через
совокупность всех
-инъекторов.
Теорема Пусть --- радикальный класс Шунка. Если в конечной метанильпотентной группе
существует
-биектор
, то
является
-холловской подгруппой группы
.
Доказательство. Пусть . Так как в разрешимой группе все
-проекторы и все
-инъекторы сопряжены между собой, то
.
Пусть --- подгруппа Фиттинга. Так как
---
-инъектор в
, то по лемме (??) подгруппа
является
-холловской подгруппой в
.
Так как нильпотентна и
является
-проектором в
, то
будет
-холловской подгруппой в
по лемме (??). Поскольку
, то
-
-подгруппа. Кроме того,
и
есть
-число. Значит,
---
-холловская подгруппа.
Следствие Пусть --- радикальная локальная формация. Если в конечной метанильпотентной группе
существует
-биектор
, то
является
-холловской подгруппой группы
.
Замечание. Группа не является метанильпотентной, но
-проекторы и
-инъекторы совпадают между собой и являются нехолловскими подгруппами порядка
.
Теорема Пусть --- радикальный класс Шунка и
--- нормально наследственный гомоморф. Если в каждой группе
существует
-биектор, то
.
Доказательство. Предположим, что не содержится в
, и пусть
--- группа наименьшего порядка из разности
. Если
имеет простой порядок
, то
и
, противоречие. Значит,
--- группа непростого порядка и можно выбрать нетривиальную нормальную в
подгруппу
. Так как
и
---
-подгруппа в
, то
и
.
Пусть ---
-биектор в
. Тогда
---
-инъектор в
и
. Поскольку
является
-проектором в
, то
-максимальна в
. Так как
--- гомоморф, то
, а по выбору группы
получаем, что
, т. е.
и
, противоречие. Значит, допущение не верно и
.
Следствие Если --- радикальный класс Шунка, для которого в каждой конечной разрешимой группе существует
-биектор, то
.
Следствие Если --- радикальная локальная формация, для которой в каждой конечной разрешимой группе существует
-биектор, то
.
Для натурального числа через
обозначим класс всех разрешимых грeпп нильпотентной длины не более
. При
имеем класс всех нильпотентных групп, а при
--- класс всех метанильпотентных групп.
Лемма Для любого натурального числа , класс
является радикальной насыщенной наследственной формацией.
Доказательство. Применим индукцию по . При
имеем класс
всех нипьпотентных групп, он являетсяся насыщенной наследственной формацией и классом Фиттинга. Пусть утверждение справедливо для
. По следствию (3)
Но класс состоит из всех разрешимых групп нильпотентной длины, меньшей либо равной
, т. е.
, поэтому
Согласно следствию (2) класс насыщенная формация, а по теореме (1) и радикальныи. В силу леммы(1), он наследственныи класс. Следовательно, класс
является радикальной насыщенной наследственной формацией. Лемма доказана.
Лемма Пусть --- разрешимая группа и
. Если
---
-проектор группы
, то
.
Доказательство. Поскольку --- насыщенная формация, то
-проектор в группе
существует согласно следствию (??). Поскольку
, то
. Если
, то
и утверждение доказано. Пусть
и
. По лемме(2),
, а поскольку
---
-проектор группы
, то
. Тогда
, следовательно,
, и
. Теорема доказана.
Теорема Если в разрешимой группе существует
-биектор и
, то
.
Применим индукцию по порядку группы. Пусть ---
-биектор группы
. Нам надо доказать, что
. Предположим, что
и
. Тогда
является
-биектором подгруппы
по лемме (??) и следствию (??). По индукции
,следовательно,
--- максимальная подгруппа группы
.
Так как --
-инъектор группы
, то
-радикал
и
. По теореме (??),
(2)
Поскольку -
-проектор группы
, то
и
согласно лемме (??). Следовательно,
(3)
Согласно лемме (2) , а из равенств (2) и (3) находим, что
.Получили противоречие. Теорема доказана.
Заметим что в условии этой теоремы требование не является лишним. Для
в симметрической группе
силовская
-подгруппа является
-биектором.
Заключение
В данной курсовой работе было показано, что -биекторы во всех разрешимых группах существуют только в случае, когда
совпадает с классом
всех разрешимых
-групп. Кроме того, устанавливается, что в метанильпотентных группах существование
-биекторов, превращает его в
-холловскую подгруппу.Также изучены и доказаны следующие основные теоремы:
Теорема1 Пусть --- радикальный класс Шунка. Если в конечной метанильпотентной группе
существует
-биектор
, то
является
-холловской подгруппой группы
.
Теорема2 Пусть --- радикальный класс Шунка и
--- нормально наследственный гомоморф. Если в каждой группе
существует
-биектор, то
.
Теорема 3 Если в разрешимой группе существует
-биектор и
, то
.
Список использованных источников
[1] Монахов В.С., О биекторах в конечных разрешимых группах// Сб. Вопросы алгебры. Вып. 9 -- Гомель: издательство Гомельского университета, 1996, с. 152-156
[2] Монахов В.С., Введение в теорию конечных групп и их классов: учебное пособие, Мн.: Высшая школа, 2006
[3] Шеметков Л.А., Скиба А.Н., Формации алгебраических систем. -- М.: Наука. -1989. --- 256с.
[4] Шеметков Л.А., Формации конечных групп. -- М.: Наука. -- 1978. --- 272с.
[5] W. Gaschuts., Lectures on subgroups of Sylow type in finite soluble groups. -- Canberra: Austral. Nat. Univ. --- 1979. -- Vol. 11. --- 100p.
0 комментариев