非交换子群共轭类的一个注记

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[2 ]
则 τ( G ) = 1 当且仅 设 G 是一个群,
当 G 同构与下列群之一, 1 ) 四元数群 Q8 ; 2 ) M n, a, b | ap = bp = 1, a b = a1 +p ] ; m, p = [ [ a, b] a, b, c | a p = b p = c p = 1, 3 ) N n, m, p = [ = c, [ a, c] = [ b, c] = 1 ] ; 4 ) p - 基本群. 引理 2
非交换子群共轭类的一个注记

1 伟 ,马

2
( 1. 云南民族大学 数学与计算机科学学院 , 云南 昆明 650031 ; 2. 曲靖师范学院 数学与信息科学学院 , 云南 曲靖 655011 )
摘要: 设 G 是有限群. 用 τ( G ) 表示 G 中非交换子群的共轭类数,π ( G ) 表示 G 的素因子的集 | ( G) | - 2 或 | π( G ) | + 1 . 分析上述不等式中等号成立的有限群的 合. 对于每个非交换群有 τ( G ) ≥2 π 分类. 关键词: 交换子群; 共轭类; 同构分类 中图分类号: O152. 1 文献标志码: A 文章编号: 1672 - 8513 ( 2015 ) 01 - 0034 - 03 构分类问题 . 所用的术语和符号都是标准的 . 另 Z p 表示 p 阶初等 外, 文中用 Z n 表示 n 阶循环群 , Q 8 表示 8 阶四元数群 , A × B 表示群 A 与 交换 p 群 , B 的直积 , A ∶ B 表示正规子群 A 被子群 B 的可裂扩 张.
| ( G) | - 2 | Ω | = 2 n -1 , 这与 τ( G ) = 2 π 矛盾. 所以 G 的每
个 Sylow 子群 P i 是交换的.
2 -2 = 1, 如果 n = 2 ,那么 τ( G ) = 2 根据引理 1
知 G 是一个 p - 基本群, 结论成立. 接下来假设 n ≥ 3 . 考虑所有形如 P i P j ( i ≠ j) 的子群, 如果这些群皆 为交换群, 则 G 也是交换群. 因此必存在某个子群 P i P j ( i ≠ j) 是非交换群, 不失一般性, 可假设 H = P1 P2 是一个非交换子群. 令 Ω = { HP i1 P i2 …P i k | i2 , …, ik } { 3, …, n - 1} } , { i1 , 则有 | Ω | = 2 . H , 显然 Ω 中的每个子群皆包含 所以 Ω 中的每个子 群皆为非交换子群并且这些子群的阶是互不相同 , n -2 = |Ω|, 因而它们两两互不同构. 由于 τ( G ) = 2 所以 G 的每个非交换子群的共轭类必在 Ω 中有一个 代表. 因此 我 们 得 到 H 是 一 个 极 小 非 交 换 群, 即 H 是一个 p - 基本群. 进 τ( H) = 1 . 根据引理 1 知, { i, j} ≠ { 1 , 2 } ) 的子群 一步知所有形如 P i P j ( i ≠ j, 皆为交换群. 所以我们得到 G = H × K , 其中 K = P3 P4 …P n 是一个交换群. 如果某个 P i 的阶大于 p i , 则 HL 也是 G 的一个 取 P i 的一个非平凡的真子群 L, 非交换子群且 | HL | 不等于 Ω 中任一子群的阶, 这矛
收稿日期: 2014 - 05 - 26. 基金项目: 国家自然科学基金( 11361075 ) .
作者简介: 孟伟( 1981 - ) , 副教授. 主要研究方向: 群及其表示. 男, 硕士,
第1 期
马丽: 非交换子群共轭类的一个注记 孟伟,
35
2
主要结果
定理 1
| ( G) | - 2 设 G 是有限可解. 则 τ( G ) = 2 π
n -2 盾于 τ( G ) = 2 . 所以 K 是无平方因子阶的交换 群, 从而 K 是一个循环群. 定理结论成立. | ( G) | - 1 定理 2 设 G 是有限可解. τ( G ) = 2 π 当 且仅当 G 是下列情形之一: n -2
=|
36
云南民族大学学报( 自然科学版) 2011 , 27 ( 5 ) : 891 - 896.
2015 , 24 ( 1 ) : 34 - 36 云南民族大学学报: 自然科学版, doi: 12. 3969 / j. issn. 1672 - 8513. 2015. 01. 007
CN 53 - 1192 / N
ISSN 1672 - 8513
http: / / xb. ynni. edu. cn
[5] 浩和郭秀云 给出了 τ ( G ) = 2 有限群的同构分 6]中 , 类 . 笔者在文献[ 考虑满足不等式 τ ( G ) ≤ |
1
预备引理
定义
[7 ] d d 如果 G = Z p ∶ Z q m 且 Z q m 作用在 Z p 上
不可约, 那么称 G 是一个 p - 基本群. 引理 1
第 24 卷
[ 2] MILLER G A,MORENO H C. Non - abelian groups in which every subgroup is abelian[J] . Transactions of the American Mathematical Society, 1903 , 4 ( 4 ) : 398 - 404. [ 3] ROBINSON D J. A Course in the Theory of Groups [ M] . Berlin: Springer, 1980 : 232 - 234. [ 4] SHI J T,ZHANG C. Some sufficient conditions on the number of non - abelian subgroups of a finite group to be solvable[J] . Acta Mathematica Sinica, English Series,
1 ) 如果 G 是一个非交换的可解群, 且 G 的每个 | π( G ) | - 2 ; Sylow 子群交换,那么 τ( G ) ≥ 2 2 ) 如果 G 是一个非交换的可解群, 且 G 至少有 | ( G) | - 1 ; 一个非交换的 Sylow 子群,那么 τ( G ) ≥ 2 π 3 ) 如 果 G 是 一 个 非 可 解 群,那 么 τ( G ) ≥ | π( G ) | + 1 . 考虑上 述 定 理 中 等 号 成 立 时 的 有 限 群 的 同
[ 1] 孟伟, 史江涛. 有限群中非正规子群数量的一个标注 [ J] . 云南民族大学学报: 自然科学版, 2010 , 19 ( 5 ) : 360 - 362.

先证 G 的每个 Sylow 子群 P i 是交换群. 若否, 则 G 至少有一个 Sylow 子群是非交换群, 不失一般性, 可假设 Sylow 子群 P1 是一个非交换群. 考虑集合 Ω i2 , …, ik } { 2, …, n} } ,则 = { P 1 P i1 P i2 … P i k | { i 1 , | Ω | = 2 n -1 . 由于 P1 是 Ω 中的每个群的子群, 所以 Ω 中的每个子群皆为非交换子群并且这些子群的阶是 互不相同, 因而它们两两互不同构. 从而有 τ( G ) ≥
当且仅当 G 同构于 H × Z m , 其中 H 是 p - 基本群, (|H|, m) = 1 且 m 无平方因子. 证明 充分性是显然的, 只证必要性. p2 , p3 , 设 | π( G ) | = n ≥ 2 . 令 π( G ) = { p1 , …, p n } ,由于 G 是可解群, 所以 G 拥有 Sylow 系. 设 P2 , P3 , …, P n } 是 G 的 Sylow 系, 其中 集合S = { P1 , P i ∈ Sly p i ( G ) , 2, …, n} i = 1, 2, …, n, 则对集合{ 1 , i2 , …, ik } , P i1 P i2 …P i k 是 G 的子 的任意一个子集{ i1 , 群
[3 ]
S = { P1 , P2 , P3 , …, P n } 是 G 的 Sylow 系, 其中 P i ∈ Sly p i ( G ) , 2, …, n} 的任 i = 1, 2, …, n, 则对集合 { 1 ,
i2 , …, ik } , P i1 P i2 …P i k 是 G 的子群. 意一个子集{ i1 , G 必有一个非交换的 根据定理 1 的证明可知, Sylow 子群. 不失一般性, 假设 Sylow 子群 P1 是一个 非 交 换 群. 重 记 P = P1 , 考 虑 集 合 Ω = { P P i1 P i2 … P i k | { i 1 , i2 , …, ik } { 2, …, n} } , 则| Ω | = 2 n -1 . 由于 P 是 Ω 中的每个群的子群, 所以 Ω 中的 每个子群皆为非交换子群并且这些子群的阶是互不 相同, 因而它们两两互不同构. 从而我们有 τ( G ) = |Ω| , 所以 G 的每个非交换子群的共轭类必在 Ω 中 有 一 个 代 表. 因 此 有 τ ( P ) = 1 , 且 每 个 形 如 i2 , …, ik } { 2, …, n} ) 的子群是交 P i1 P i2 … P i k ( { i 1 , 换群. 特别地, 子群 K = P2 P3 …P n 也是一个交换群. 接下来分 2 种情况考虑: 1 ) 情形 1 , G 幂零. 此时有 G = P × K. 类似定理 1 的证明可知 K 是 无平方因子的循环群, 因此定理结论 1 ) 成立. 2 ) 情形 2 , G 非幂零. …, n) 至少有一个是非 幂 零 此时 PP i ( i = 2 , 群, 不失一般性, 假设 H = PP2 是一个非幂零群. 由 集合 Ω 的属性可知 τ( H) = 2 . 根据引理 2 知: H Q8 : Z 3 或 N1 , 1, p : Zq . 假设 H Q8 : Z3 , 则有 G = P × L,其中 L = P3 …P n . 类似类似定理 1 的证明可知 L 也是无平方 因子的循环群, 因此定理结论 2 ) 成立. 假设 H N1, 类似上面讨论可得定理结 1, p : Zq , 论 3 ) 成立. 定理 3 设 G 是 有 限 非 可 解. 则 τ( G ) ( G ) | + 1 π 当且仅当 G A5 . 1]的定理 1 . 2 . 见文献[ 证明 参考文献:
d d
0
引言
Baidu Nhomakorabea
对于有限群 . 通过一些特殊子群的共轭类 刻 画有限群的属性 ,一直是群论研究的热点 , 同时也 1]研究了非正规子群共轭类对 是一个难点 . 文献[ 有限群结构的影响 . 主要考虑非交换子群的共轭 类 . 用 τ ( G ) 表示群 G 中非交换子群的共轭类数 , π ( G ) 表示 G 的素因子的集合 . τ ( G ) = 1 等价于 G 是每个子群皆交换的非交换群 ,这类群已被 Miler [2] [4] 和 Moreno 完全分类 . 2011 年 , 史江涛和张翠 证明满足 τ ( G ) ≤ 3 的群可解 , 并且定出 τ ( G ) = 4 的非可解群只有 60 阶非交换单群 A5 . 2012 年周志
[5 ]
n m n m n -1
π ( G ) | 的有限群 , 得到这类群是可解的并给出完 全分类 . 同时得到 τ ( G ) 的一个下界 ,即证明了如 下定理 : 定理 成立: 设 G 是一个有限非交换群,则下列之一
设 G 是一个群且 | π( G ) | = 2 . 假若
G 有一个非交换的 Sylow 子群, 则 τ( G ) = 2 当且仅 当同构与下列群之一, 1 ) Q8 × Z q ; 2 ) M n, m, p × Zq ; 3 ) N n, m, p × Zq ; 4 ) Q8 ∶ Z 3 ; 5 ) N1 , 其中对每个 Z q - 不变子群 H 满足 1, p ∶Z q , [ H, Z q] = 1 .
1 ) G P × Z m ,其中 P ∈ Sly p ( G ) , τ( P) = 1 , ( p, m) = 1 , 且 m 无平方因子; m) = 1 且 m 无 2 ) G ( Q8 ∶ Z3 ) × Z m 其中( 6 , 平方因子; 3 ) G N1 , 其中对每个 Z m - 不变子群 H 1, p ∶ Zm , H, Z m] = 1 且 m 无平方因子. 满足[ 证明 充分性是显然的, 我们只证必要性. p2 , p3 , …, 设 | π( G ) | = n ≥ 2 . 令 π( G ) = { p1 , G , G Sylow . pn } , 系 设集合 由于 是可解群 所以 拥有
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