67578

Коммутативные группы с конечным числом образующих. Следствия из классификации

Лекция

Математика и математический анализ

Теорема о подгруппах группы Всякая подгруппа группы изоморфна причем . Мы знаем что подгруппа G группыимеет не более чем n образующих и потому для нее можно записать первое каноническое разложение: где mk n. Теорема о подгруппах конечной коммутативной группы.

Русский

2014-09-12

278 KB

1 чел.

Лекция№7

Коммутативные группы с конечным числом образующих.

Часть третья: следствия из классификации.

Теорема о подгруппах группы

Всякая подгруппа группы  изоморфна , причем .

Доказательство.

Мы знаем, что подгруппа G группыимеет не более чем n образующих и потому для нее можно записать первое каноническое разложение: , где (m+k) n. Поскольку все элементы  имеют бесконечный порядок, G не содержит конечных циклических подгрупп. Таким образом, k=0 и теорема доказана.

Теорема о подгруппах конечной коммутативной группы.

Для всякого числа m делящего порядок n конечной коммутативной группы G в ней найдется подгруппа H порядка m.

Доказательство.

Используем разложение G в прямую сумму циклических подгрупп :  Имеем : n=. Поскольку  m делит n, можно записать: m=, где каждое  делит . Пусть . Теперь достаточно положить: .

Замечание.

Вообще говоря, подгруппа H не единственна (в отличие от случая подгруппы циклической группы ). Например, если , где число p простое, то каждый неединичный элемент  имеет порядок p и значит входит в циклическую подгруппу порядка p.  Две такие подгруппы либо совпадают, либо пересекаются только по нейтральному элементу. Значит G содержит в точности  подгрупп порядка p.

Теорема о порядках элементов конечных коммутативных групп

Пусть G- конечная циклическая группа и - ее первое каноническое разложение, так что каждое делит . Тогда множество порядков всех элементов G совпадает с множеством всевозможных делителей числа .

Доказательство.

Поскольку все являются делителями ,  =0 и потому G=0. С другой стороны, если q делит , то  (а значит и G !) содержит элемент g  порядка q.

Следствие.

Если число m взаимно просто с порядком n конечной коммутативной группы G, то mG=G.

В самом деле, в этом случае для каждого прямого слагаемого группы G  m=.

Второе каноническое разложение 

Напомним, что если числа p и q взаимно просты, то . Поскольку любое натуральное n можно разложить в произведение простых множителей, , где все простые попарно различны, имеем:  . Используя разложение конечной абелевой группы в сумму циклических подгрупп, получаем отсюда, что всякая такая группа может быть представлена в виде суммы таких циклических подгрупп, порядки которых являются степенями простых чисел. Объединим слагаемые, относящиеся к одному простому числу p в подгруппу .

Определение.

Подгруппа  называется  p-компонентой  группы G.  Группа G, порядок которой равен степени простого числа p называется p-примарной. 

Итак, всякая конечная абелева группа G раскладывается в прямую сумму p-компонент: , где p-простое число, делящее порядок G, а всякая p-компонента, в свою очередь, в прямую сумму примарных циклических подгрупп: . Прямая сумма, стоящая в правой части этого равенства обозначается , а выражение, стоящее в показателе степени p,- типом компоненты . Порядок равен , где - количество 1 в показателе, - количество 2 и т.д. Таким образом компонента  является примарной группой. Только что построенное разложение конечной абелевой группы называется вторым каноническим разложением.

Пример.

Пусть . Поскольку 12=,   72=,        имеем: .

Замечание.

Если  - две подгруппы примарной циклической группы и st, то . Отсюда вытекает, что примарная циклическая группа не может быть разложена в прямую сумму своих подгрупп. Таким образом, второе каноническое разложение конечной абелевой группы - это представление ее в виде суммы наименьших (далее не разложимых) слагаемых. Для сравнения заметим, что первое каноническое разложение - это представление группы в виде суммы наибольших циклических слагаемых.

Теорема единственности для разложения в сумму компонент.

Компоненты  конечной коммутативной группы G определены однозначно. Точнее, пусть - разложение порядка n группы G в произведение простых чисел, . Тогда .

Доказательство.

Из разложения  мы видим, что =0. Если же (p,q)=1, то q  = . Поскольку при ji  делится на, а =1, отсюда и следует утверждение теоремы.

Теорема единственности определения типа примарной группы.

Тип примарной группы определен однозначно. Точнее, если p-компонента группы G представлена в виде прямой суммы циклических подгрупп: =,      то .

Доказательство.

Пусть G=- разложение G в сумму p-компоненты и остальных компонент. Таким образом, (ord(),p)=1 и потому =. С другой стороны, = при m>k (равно 0 в противном случае). Поэтому

ord()=. Обозначая ord()=N, получаем:

ord(G)=N. Отсюда: ord(G)/ ord(G)= откуда и следует утверждение теоремы.

Замечание.

Обращаем внимание на существенное отличие в формулировке свойства единственности в двух последних теоремах. В первой из них утверждается единственность каждой из подгрупп  , тогда как во второй подгруппы, составляющие прямые слагаемые, определены, вообще говоря, неоднозначно, но их количество и порядок каждой из них  находятся уже единственным образом.

Количество неизоморфных конечных абелевых групп данного порядка.

Обозначим через ab(n) количество попарно неизоморфных абелевых групп порядка n. Ввиду единственности разложения такой группы в сумму примарных компонент, разложению   в произведение простых отвечает равенство ab(n)=ab()ab()...ab(). Если p- любое простое число, и G-

группа порядка и типа (1,1,...1,2,2,......k) то m=1+1+...+1+2+2+...+...+k. Каждому представлению числа m в виде суммы положительных целых слагаемых (причем порядок слагаемых не играет роли) отвечает определенный тип абелевой группы порядка  . Такое представление числа m называется его разбиением и обозначается . Таким образом, поскольку тип группы определяется однозначно, ab()=.

Примеры.

Составим прежде всего следующую табличку разбиений:

m

                                              разбиения

1

1

1

2

2;1+1

2

3

3;2+1;1+1+1

3

4

4;3+1;2+2;2+1+1;1+1+1+1

5

5

5;4+1;3+2;3+1+1;2+2+1;2+1+1+1;1+1+1+1+1

7

6

6;5+1;4+2;4+1+1;3+3;3+2+1;3+1+1+1;2+2+2;2+2+1+1;2+1+1+1+1;1+1+1+1+1+1

11

ab(16)= =5. Соответствующие абелевы группы порядка 16 следующие: , , , ,. Первые канонические разложения для них имеют вид: , , , , .

ab(72)=ab(8)*ab(9)= =6. Соответствующие группы суть: , , , , , . Первые канонические разложения для них имеют вид: , , , , , .

В заключение приведем табличку количества Г(n) попарно неизоморфных групп и ab(n) абелевых групп данного порядка n.

n

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Г(n)

1

1

2

1

2

1

5

2

2

1

5

1

2

1

ab(n)

1

1

2

1

1

1

3

2

1

1

2

1

1

1

 

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85317. Влияние христианства на искусство России 39.75 KB
  Любимейшим чтением русских людей были жития святых называемые также агиографией. Так появились жития первых русских святых Бориса и Глеба Феодосия Печерского Мстислава и Ольги Александра Невского. Автором первых русских житийных произведений о Борисе и Глебе о Феодосии Печерском был монах Нестор один из составителей Повести Временных лет. Особой любовью у русских людей пользовался сложившийся в XII XIV вв.
85318. Художественно-эстетические аспекты народной художественной культуры 40.37 KB
  Гранина: Зачем нужно искусство речь шла о первобытном искусстве заметил что скорее всего изображения в пещерах создавались не ради самих изображений искусство ради искусства не ради того чтобы изобразить цель охоты а изображали то что боялись[301]. То есть искусство боролось уже не только со смертью но и с бесформенностью с бессодержательностью мира. Лихачева о том что искусство борется даже не с хаосом так как хаос в какойто мере форма существования мира а с хаотичностью[310]. Искусство стремится ввести восприятие в русло...
85319. Многообразие и самобытность традиций художественных культур народов России 32.27 KB
  Естественно что преимущественно можно наблюдать разнообразие народных культур. Но вместе с тем можно говорить и о единстве нородных культур России.Соответственно люди перенимают полностью или частично у друг друга некоторые традиции обычаи и другие культурные особенности.
85320. Характеристика архаического и традиционного общества 38.79 KB
  АРХАИЧНОЕ ОБЩЕСТВО это общество выделившееся из природного мира на самых ранних фазах своего существования. Общество локально. Общество напоминает острова разбросанные в природном океане. Архаичное общество охватывает длительный период человеческой истории включающий в себя и самые ранние первобытные формы общественной жизни и более поздние с уже сложившимися властными и экономическими институтами: царскими династиями рабо и землевладением всем тем что подпадает под емкое хотя и географически неточное определение К.
85321. Хронотоп в традиционной обрядовой культуре 44.39 KB
  χρόνος время и τόπος место закономерная связь пространственновременных координат[1]. Пространство и время культуры как хронотоп Пространство и время обязательные координаты любых культурных явлений и событий которые всегда происходят гдето и когдато. ввел в культурологию и философию понятие хронотопа которое подчеркивает что пространство и время культуры всегда связаны с субъективными переживаниями меняющимися в разных исторических эпохах и культурных ситуациях. Вернадского в которой единое пространствовремя связано с...
85322. Проблемы возрождения и сохранения фольклора 41.15 KB
  Подобная точка зрения акцентирует одну сторону традиции связь народного искусства с прошлым его корни древние истоки без которых вообще невозможно понимание этого явления человеческой культуры. Абсолютизируя одну сторону традиции некоторые ученые видят в традициях народного искусства только прошлое и делают вывод о косности отсталости этого искусства отсутствии в нем связей с современностью. Салтыков...
85323. Предмет, цель и задачи курса Теория и история НХК 33.73 KB
  На теоретическом уровне дисциплина представляет собой систему понятий положений выводов касающихся сущности содержания средств и методов организации учебновоспитательного процесса в изучении народного художественного творчества на основе современных требований к формированию личности педагога как субъекта обучения и воспитания. На методическом уроне изучаются технологические основы народного художественного творчества в системе социокультурной деятельности современного образования. На практическом уровне будущие руководители приобретают...
85324. Функции традиционного народного костюма 39.08 KB
  В искусстве костюма органично соединились различные виды декоративного творчества: ткачество вышивка кружевоплетение низание шитье аппликация и изобразительное использование разнообразных материалов: тканей кожи меха лыка бисера бус блесток пуговиц шелковых лент тесьмы позумента кружев птичьих перьев речного жемчуга перламутра цветных граненных стеклышек и др. Хранителями древних традиций народного костюма у русских как и большинства других народов были крестьяне.Борева включал не только зачатки различных видов...
85325. Семиотические основы изучения народной художественной культуры 39.09 KB
  Решающим фактором народной культуры является процесс антропогенеза и происхождения народной культуры как таковой. В животном мире культуры не существует. В животном мире обнаруживаются явления которые в дальнейшем послужили основанием для формирования народной культуры.