Full Text
1. Постановка задачи
Основные понятия и цитируемые факты можно найти в [1; 2; 6; 8; 11].
В современных исследованиях по теории групп актуальными являются проблемы распознавания групп по некоторым условиям. Здесь возможны разные подходы. В исследованиях математиков В.Д. Мазурова, Д.О. Ревина, М.А. Гречкосеевой и других исследуется проблема распознавания группы по ее спектру-множеству порядков ее элементов [4; 8; 9]. В работах И.Б. Горшкова, Н.В. Масловой исследуется распознавание по графу Грюнберга Кегеля [5]. В работе В.В. Паньшина изучается распознавание групп по множеству размеров классов сопряженности [10].
В этой статье мы расскажем о распознавании еще по по одному множеству. Эти исследования начаты в работе автора [3]. Пусть конечная группа, количество классов сопряженных элементов, на которые распределяются элементы порядка в группе Если в группе нет элементов порядка то Мы расскажем об исследованиях проблемы распознавания по множеству которое для краткости обозначим через Если группы распознаваемы по спектру, то они распознаются и по множеству однако групп, распознаваемых по множеству больше. В ряде случаев для распознавания группы нет необходимости указывать все это множество и даже предварительно указывать порядок группы.
Число всегда. Мы это значение далее указывать не будем.
Выделяются три основных вопроса:
1. Когда группа определяется множеством однозначно?
2. Какие группы имеют одни и те же множества ?
3. Какие группы можно определить частичными условиями на числа ?
Теорема 7.3. цитируется по книге [2]. Остальные теоремы статьи являются новыми.
2. Абелевы группы
Лемма 2.1.
в том и только том случае, когда абелева группа.
Доказательство.
Это легко следует из того факта, что абелева группа.
Теорема 2.2.
Абелева группа однозначно распознается по множеству если указан ее порядок.
Доказательство.
Сначала мы проверим выполнение условие леммы 2.1, а затем достаточно показать, что однозначно определяется силовская -подгруппа для каждого простого числа
могут быть равны 0.
Тогда
Отсюда получаем
находятся однозначно.
3. Группы порядков 8,
Здесь различные нечетные простые числа.
Теорема 3.1.
Группы порядков 8, однозначно определяются указанием порядков и множествами , указанными в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Table 1
| |G| | |
| 8 | |
| 8 | |
| 8 | |
| 8 | |
| 8 | |
Таблица 2
Table 2
| | |
| p | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
Доказательство.
Эти данные получаются прямыми вычислениями. Мы используем известные данные о генетическом коде этих групп, взятые из книги [11]. Мы видим, что эти множества различны.
4. Группы порядков с условием
Теорема 4.1.
Группы порядков с условием однозначно определяются порядком и частичными условиями на числа указаны в табл. 3 (для нечетных p) и табл. 4 (для p=2).
Таблица 3
Table 3
| Частичные условия на |
| |
| |
| |
| |
| |
Таблица 4
Table 4
| Частичные условия на |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
Доказательство.
Условия на числа находятся явными вычислениями из генетических кодов, приведенных в [11].
5. Группы и
В этом и следующем параграфах мы докажем несколько утверждений, в которых группа однозначно определяется частичными условиями на без указания порядка группы.
Теорема 5.1.
Пусть простое число. Тогда условия выполняются в том и только том случае, когда
Доказательство.
В этой группе имеются элементы только порядка 1 и Имеется, по крайней мере, класс сопряженных элементов, эти классы образованы центральными элементами порядка Но больше классов для таких элементов нет. Получим,
Пусть далее нечетное простое число.
Теорема 5.2.
Условия выполняются в том и только том случае, когда
Доказательство.
В нашем случае абелева, так как любая группа экспоненты 2 абелева, в группе нет элементов порядка Нет элементов порядка и в фактор-группе
Поэтому если , то
Возникают две возможности : или так как целиком содержит или не содержит так как она является нормальной подгруппой, а элементы порядка 2 образуют один класс сопряженных элементов.
Случай 1.
Получаем
Пусть Существуют классов сопряженных элементов, которые состоят из элементов Все классы сопряженных элементов мы перебрали, для других элементов порядка больше нет места. Получаем, что
Таким образом, так как неабелева группа.
Случай 2.
В этом случае
Тогда
Это невозможно.
6. Группа
Теорема 6.1.
Условия выполняются в том и только том случае, когда
Доказательство.
В группе 4 класса сопряженных классов группа неабелева и разрешима.
Случай 1.
В этом случае является степенью числа 3, но не может быть больше 3, так как это количество одномерных передставлений, а оно не превосходит 4 в нашей ситуации.
Если то так как
Случай 2.
Группа неабелева, все ее представления не могут быть одномерными, поэтому если то
не удовлетворяет условию на классы сопряженных элементов, поэтому
Пусть
Если и не сопряжены, то , а это невозможно.
Если эти элементы сопряжены, то рассмотрим элемент третьего порядка , который с ними не сопряжен, в классе содержатся все оставшиеся элементы порядка 3.
делит
Получаем = 18. Но группы порядка 18 не удовлетворяют заявленному условию на классы сопряженных элементов.
Случай 3.
Один класс сопряженных элементов порядка 3 лежит в а другой нет.
Пусть
делит Получаем противоречие.
7. Группы с одинаковым
Пример 7.1.
Эти группы имеют одинаковые множества ,
Однако эти группы неизоморфны. В группе можно найти такие элементы порядков 5 и 4, которые порождают всю группу. Например, это элементы и В группе таких элементов нет. Любая пара элементов, где один пятого, а другой четвертого порядка, порождает группу порядка 20.
Пример 7.2.
Пусть нечетное простое число,
Рассмотрим группу Центр этой группы
Рассмотрим подгруппу В имеется элементов Каждый класс содержит элементов. Возникает классов. Вне имеется элементов порядка Централизатор каждого такого элемента имеет порядок индекс централизатора равен Вне лежит классов, состоящих из элементов порядка Итак, В имеется элементов Каждый класс состоит из одного элемента. Вне имеется элементов порядка Централизатор каждого такого элемента имеет порядок индекс централизатора равен Возникает классов. Итак,
Во второй группе есть подгруппа порядка порожденная элементом порядка и элементом порядка Эта подгруппа является прямым произведением метациклической группы и циклической группы. В первой группе такой подгруппы нет. Любой элемент порядка и элемент порядка который не является степенью первого, порождают подгруппу порядка .
В монографии [2] на странице 307 приводится следующая теорема.
Теорема 7.3.
Пусть группа равна прямому произведению своих подгрупп и Тогда, если класс сопряженных элементов группы а класс сопряженных элементов группы то всевозможные произведения вида где образуют класс сопряженных элементов самой группы и обратно, каждый класс сопряженных элементов группы получается таким образом.
Из нее сразу следует
Утверждение 7.4.
Если некоторая группа, то
Поэтому рассматривать неизоморфные группы с одинаковыми множествами следует с точностью до умножения на одинаковый прямой множитель. Интересно исследовать, насколько схожей является структура групп с одинаковым Например, если группа является полупрямым произведением подгруппы и фактора то верно ли это для всех групп с таким же множеством Во всех известных примерах это так.
Выводы
Таким образом, в статье показывается, что изучение структуры группы по множеству является актуальной проблемой, так как группы многих типов могут быть определены этим множеством однозначно, и в любом случае знание этого множества является хорошей стартовой площадкой для ее изучения.