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

43530. Расчет балки и ее характеристик 3.86 MB
  Для указанных схем определить собственные частоты и формы колебаний. Проверить ортогональность собственных форм колебаний. Определить амплитуды вынужденных колебаний под действием силы P(t) = P0cosΩt, приложенной в точке А. Построить эпюру динамических изгибающих моментов при частоте Ω = (γ/mδ)1/2
43531. Системный анализ информационной системы управления бюджетом на предприятии 12.42 MB
  А1 Масштаб предприятия одно здание 100 служащих. А2 Масштаб предприятия четыре филиала в пределах города 500 служащих. А3 Масштаб предприятия один филиал в пределах города и четыре филиала в области 1000 служащих. А4 Масштаб предприятия семь офисов в семи регионах РФ 500 служащих.
43532. Становление системы хореографического образования А.Я.Вагановой 82.91 KB
  Стремясь подчеркнуть особенности русской балетной школы, Ваганова в своей книге нередко сопоставляет ее с французской и итальянской школами. Эти понятия нельзя связывать с современным зарубежным балетом, хотя в отдельных случаях описанные Вагановой приемы еще бытуют в хореографической практике.
43533. Проектирование автоматизированного участка цеха по производству сотового заполнителя 649 KB
  Характеристика изделий получаемых в данном технологическом процессе Технические характеристики сот Краткая характеристика линии для производства непрерывного сотового заполнителя Характеристика склада
43534. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И ОСНАСТКИ 465.5 KB
  Цепной передачи одноступенчатого редуктора ременной передачи.Проектировочный и проверочный расчет цепной передачи.Проектировочный и проверочный расчет зубчатой передачи.Проектировочный и проверочный расчет ременной передачи.
43535. Бизнес-план придорожного сервиса автодороги Р351 «Тюмень-Екатеринбург» 747 KB
  Пункт придорожного сервиса представляет собой мини-кафе, строительство которого включено Управлением торговли и услуг Екатеринбургского облисполкома в план развития объектов общепита придорожного сервиса в Свердловской области. По проекту кафе будет располагаться рядом с существующим газоном
43536. НЕОБХОДИМОСТЬ КОНТРОЛЯ НАД ОСУЩЕСТВЛЕНИЕМ ОПРЕАЦИЙ НА ВАЛЮТНОМ РЫНКЕ 227.5 KB
  Объектом работы является рынок специальных услуг валютных операций покупка-продажа валюты на международных рынках. А в настоящее время вопрос об установлении стабильности национальной валюты так как стабильный уровень валюты тяжело удержать. Цель курсовой работы достигается с помощью реализации следующих задач: определение понятий и терминологии валютного рынка иностранной валюты как товара обращающегося на валютном рынке; рассмотрение субъектов валютного рынка; исследование операций на валютном рынке организации деятельности...
43537. Схематехника электронных устройств. Проектирование усилителя 360 KB
  Выбор типов пассивных компонентов усилителя Литература Задание на проектирование: Рассчитать предварительный усилитель мощности с парафазным выходом по следующим исходным данным: Коэффициент усиления не менее 30Дб; Полоса пропускания от 20 Гц до 10 КГц; Допустимая неравномерность частотной характеристики: Mн=Mв=141; Амплитуда выходного сигнала не менее 3 В; Входное сопротивление не менее 50 КОм; Сопротивление нагрузки не более 300 Ом; Ёмкость нагрузки 10 пФ;...
43538. РОЗРОБКА СТРУКТУРИ ЧАСОВИХ ЦИКЛІВ ПЕРВИННОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛУ І РОЗРАХУНОК ТАКТОВОЇ ЧАСТОТИ АГРЕГАТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛУ 1.12 MB
  Дискретизація це представлення аналогового сигналу в дискпеїному вигляді за допомогою АІМ перетворень. Квантування це визначення значення амплітуди кожного дискретного АІМ сигналу за допомогою шкали квантування. Приведемо спектральні діаірами АІМсигналу: Використаємо компресію що основується на 16сегментній характеристиці яка відповідає Аза кону. Звідси слідує що до тих пір поки амплітуда квантуємого гармонічного сигналуим не перевищує U0 64 де U0 напруга відповідна порогу перевантаження кодера квантування є рівномірним.