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        可以充當(dāng)Frobenius核的有限p群

        2020-08-19 00:50:15常潔
        關(guān)鍵詞:生成元自同構(gòu)子群

        常潔

        [摘? ? ? ? ? ?要]? 設(shè)G是有限群,1

        [關(guān)? ? 鍵? ?詞]? p3階群;p4階群;內(nèi)交換p群;Frobenius核

        [中圖分類(lèi)號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603(2020)49-0150-02

        本文主要確定p3階群,p4階群和內(nèi)交換p群中部分可以充當(dāng)Frobenius的群,關(guān)鍵是找到一個(gè)q階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu).

        定理1 設(shè)G為循環(huán)2群,則G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:我們知道Aut(G)≌×C2.可見(jiàn),G不存在除2階以外的自同構(gòu).所以G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理2 設(shè)G是有限初等交換2-群,則G可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:設(shè)G≌C2n.因?yàn)镚為初等交換2群,且初等交換p群可以看作域F(p)上的n維向量空間,所以F≌G,F(xiàn)=2n.若F可以找到一個(gè)q階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu),則G也存在q階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu).對(duì)F*中的任意一個(gè)素?cái)?shù)階元a,令o(a)=q,?滓∶xax.

        顯然,?滓為F*的一個(gè)自同構(gòu),且o(?滓)=o(a)=q.

        看C(G)(?滓)是否只有單位元.x?滓=x?圳ax=x?圳(a-1)x=0?圳x=0,所以只有F*中的單位元0在C(G)(?滓)中,

        從而?滓為F的q階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu),則G可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理3 設(shè)G是交換2群,若G≌××…×,其中2|d(G),則G可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:因?yàn)锳ut(G)≌GL(n,4),知Aut(G)=(22n-1)(2 2 (n-1)-1)…(22-1)(n≥2),則G一定存在3階自同構(gòu)α.

        易證,aα1,aα2,…,aαn為G的生成元,且滿(mǎn)足與G相同的定義關(guān)系,從而α是G的自同構(gòu),且o(α)=3.

        下求CG(α)=1.

        若ai11ai22…ainn∈CG(α),則滿(mǎn)足(ai11ai22…ainn)α=ai11ai22…ainn,其中1≤i1,…in≤4,得a=1,則由直積分解的唯一性有i2=i4=i6…=in=4,4i1+i2,…,4in-1+in,得i1=i2=i3=…=in=4,從而CG(α)=1.

        所以,G存在3階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu),從而G可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理4 設(shè)有限2群G的自同構(gòu)群的階數(shù)為2x,則G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:顯然G不存在異于2的自同構(gòu),從而G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理5 設(shè)有限2群G的自同構(gòu)群的階數(shù)為2xp,若G存在一個(gè)有不動(dòng)點(diǎn)的p階自同構(gòu)α,則G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:Aut(G)是可解群,Sylow2子群和Sylow p子群均為Aut(G)的Hall子群.

        若G有p階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu)Aut(G)是可解的,根據(jù)可階群的Hall子群共軛,則<α>,<>是共軛的,即存在β∈Aut(G)使=β-1αmβ.令c為α的不動(dòng)點(diǎn),則=cβ,所以cβ為不動(dòng)點(diǎn),與假設(shè)為無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu)矛盾.從而G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理6 設(shè)G是奇階交換p群,則G可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:顯然映射α:,g∈G是G的2階自同構(gòu)映射,

        又CG(α)=g∈G|[g,α]=1=1,從而G有2階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu),則G可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理7 設(shè)有限非交換p群G的自同構(gòu)群的階數(shù)為2xpy,則G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        證明:具有二階無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu)的群必為奇階交換群,而G存在異于p的自同構(gòu)只有2,則G不可以充當(dāng)Frobenius核.

        定理8 設(shè)G≌Mp(n+1,1)×Cp=

        證明:G=.

        顯然Z(G)=>.

        取Φ∈Aut(G),令aΦ=aibjck,bΦ=arbsct,cΦ=aubvcw則1≤i,r,u≤p1≤j,s,v≤p,1≤k,t,w≤p,且aΦ,bΦ,cΦ生成G并與a,b,c滿(mǎn)足同樣的定義關(guān)系,即滿(mǎn)足

        o(aibj,o(aubvcw)=p,[aΦ,bΦ]=(aΦ),[cΦ,bΦ]=1

        (aibjck)p

        (aibjck),則(i,p)=1.

        (arbsct)p=1,即arpbspctp=arp=1,從而r≡0(mod pn).

        (aubvcw)p=1,即aupbvpcwp=aup=1,從而u≡0(mod pn).

        [aΦ,bΦ]=[aibjck,arbsct]=[ai,bs][bj,ar]=[a,b]is[b,a]jr=,

        又[aΦ,bΦ]=(aΦ)

        又因?yàn)閜n|r,所以is≡i(mod p).

        從而s≡1(mod p)(1≤s≤p),則s=1.

        [cΦ,aΦ]=[aubvcw,aibjck]=[au,bj][bv,ai]=[a,b]ju[b,a]iv=

        由s=1,p|v,1≤j,s,v≤p,

        1≤k,t,w≤p.w=p時(shí),為非生成元,而cΦ為生成元,所以w≠p.

        有計(jì)算知自同構(gòu)的一般形式:

        以下分兩類(lèi)討論:

        (I):y≡1(mod p)

        因?yàn)椋╝p)α=(bxaycz)p=ap,所以ap=CG(α)≠1.

        (II):y≡2,…,p-1(mod p)

        v=p,顯然有不動(dòng)點(diǎn)c;

        v≠時(shí),要說(shuō)明有α1非單位元的不動(dòng)點(diǎn)即找一組(u,w)≠1使得aupcw≠1,(aupcw)=aupcw

        (aupcw)=aupcw即auyp+wvpcw=aupcw,整理得u(y-1)≡-wv(mod p).

        任取一組(y,v),一個(gè)u≠p值對(duì)應(yīng)一個(gè)w值,故一定存在一個(gè)非單位元的不動(dòng)點(diǎn)CG(α)≠1.

        找一組(u,w,

        即=1整理有關(guān)系:

        z1w+0(mod p)(y-1)u+wμ+)

        任給一組(y,μ,v,z1,z2),則由上同余組知一定存在非單位元aupbw∈CG(α2).

        綜上所述可得Mp(n+1,1)×Cp不存在無(wú)不動(dòng)點(diǎn)自同構(gòu),繼而不可以充當(dāng)Frobenius核.

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳貴云.Frobenius群與Frobenius 2群的結(jié)構(gòu)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1995(5):185-187.

        [2]黃彥華,胡學(xué)瑞,魏貴民.一類(lèi)特殊的p階群的自同構(gòu)群的構(gòu)造[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào),2006(3):454-457.

        [3]呂雷,郭文彬.關(guān)于Frobenius群的三個(gè)定理[J]揚(yáng)州師院自然科學(xué)學(xué)報(bào),1986(1):11-12.

        [4]徐明耀,曲海鵬.有限群導(dǎo)引[M].北京:北京大學(xué)出版社,2010.

        ◎編輯 王亞青

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