Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
"Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины"
Математический факультет
Кафедра алгебры и геометрии
КЛАССЫ
КОНЕЧНЫХ ГРУПП
,
ЗАМКНУТЫЕ
ОТНОСИТЕЛЬНО
ПРОИЗВЕДЕНИЯ
ОБОБЩЕННО
СУБНОРМАЛЬНЫХ
-ПОДГРУПП
Курсовая работа
Исполнитель:
Студентка группы М-43 МОКЕЕВА О. А.
Научный руководитель:
доктор ф-м наук, профессор Семенчук В.Н.
Гомель 2008
Содержание
2 Критерий принадлежности факторизуемой группы
классическим классам конечных групп
Список использованных источников
Перечень условных обозначений
Рассматриваются только конечные группы. Вся терминология заимствована из [44, 47].
--- множество
всех натуральных
чисел;
--- множество
всех простых
чисел;
--- некоторое
множество
простых чисел,
т. е.
;
---
дополнение
к
во множестве
всех простых
чисел; в частности,
;
примарное
число --- любое
число вида
.
Буквами
обозначаются
простые числа.
Пусть
--- группа. Тогда:
--- порядок
группы
;
---
множество
всех простых
делителей
порядка группы
;
-группа
--- группа
,
для которой
;
-группа
--- группа
,
для которой
;
--- коммутант
группы
,
т. е. подгруппа,
порожденная
коммутаторами
всех элементов
группы
;
--- подгруппа
Фиттинга группы
,
т. е. произведение
всех нормальных
нильпотентных
подгрупп группы
;
--- наибольшая
нормальная
-нильпотентная
подгруппа
группы
;
--- подгруппа
Фраттини группы
,
т. е. пересечение
всех максимальных
подгрупп группы
;
--- наибольшая
нормальная
-подгруппа
группы
;
---
-холлова
подгруппа
группы
;
--- силовская
-подгруппа
группы
;
--- дополнение
к силовской
-подгруппе
в группе
,
т. е.
-холлова
подгруппа
группы
;
--- нильпотентная
длина группы
;
---
-длина
группы
;
--- минимальное
число порождающих
элементов
группы
;
--- цоколь
группы
,
т. е. подгруппа,
порожденная
всеми минимальными
нормальными
подгруппами
группы
;
--- циклическая
группа порядка
.
Если
и
--- подгруппы
группы
,
то :
---
является подгруппой
группы
;
---
является собственной
подгруппой
группы
;
---
является нормальной
подгруппой
группы
;
--
- ядро
подгруппы
в группе
,
т. е. пересечение
всех подгрупп,
сопряженных
с
в
;
--- нормальное
замыкание
подгруппы
в группе
,
т. е. подгруппа,
порожденная
всеми сопряженными
с
подгруппами
группы
;
--- индекс
подгруппы
в группе
;
;
--- нормализатор
подгруппы
в группе
;
--- централизатор
подгруппы
в группе
;
--- взаимный
коммутант
подгрупп
и
;
--- подгруппа,
порожденная
подгруппами
и
.
Минимальная
нормальная
подгруппа
группы
--- неединичная
нормальная
подгруппа
группы
,
не содержащая
собственных
неединичных
нормальных
подгрупп группы
;
---
является максимальной
подгруппой
группы
.
Если
и
--- подгруппы
группы
,
то:
--- прямое
произведение
подгрупп
и
;
--- полупрямое
произведение
нормальной
подгруппы
и подгруппы
;
---
и
изоморфны;
--- регулярное
сплетение
подгрупп
и
.
Подгруппы
и
группы
называются
перестановочными,
если
.
Группу
называют:
-замкнутой,
если силовская
-подгруппа
группы
нормальна в
;
-нильпотентной,
если
-холлова
подгруппа
группы
нормальна в
;
-разрешимой,
если существует
нормальный
ряд, факторы
которого либо
-группы,
либо
-группы;
-сверхразрешимой,
если каждый
ее главный
фактор является
либо
-группой,
либо циклической
группой;
нильпотентной, если все ее силовские подгруппы нормальны;
разрешимой,
если существует
номер
такой, что
;
сверхразрешимой, если она обладает главным рядом, все индексы которого являются простыми числами.
Монолитическая группа --- неединичная группа, имеющая единственную минимальную нормальную подгруппу.
-замкнутая
группа --- группа,
обладающая
нормальной
холловской
-подгруппой.
-специальная
группа --- группа,
обладающая
нильпотентной
нормальной
холловской
-подгруппой.
-разложимая
группа --- группа,
являющаяся
одновременно
-специальной
и
-замкнутой.
Группа Шмидта --- это конечная ненильпотентная группа, все собственные группы которой нильпотентны.
Добавлением
к подгруппе
группы
называется
такая подгруппа
из
,
что
.
Цепь --- это совокупность вложенных друг в друга подгрупп.
Ряд подгрупп --- это цепь, состоящая из конечного числа членов и проходящая через единицу.
Ряд
подгрупп
называется:
субнормальным,
если
для любого
;
нормальным,
если
для любого
;
главным,
если
является минимальной
нормальной
подгруппой
в
для всех
.
Класс
групп --- совокупность
групп, содержащая
с каждой своей
группой
и все ей изоморфные
группы.
-группа
--- группа, принадлежащая
классу групп
.
Формация --- класс групп, замкнутый относительно факторгрупп и подпрямых произведений.
Если
--- класс групп,
то:
--- множество
всех простых
делителей
порядков всех
групп из
;
--- множество
всех тех простых
чисел
,
для которых
;
--- формация,
порожденная
классом
;
--- насыщенная
формация, порожденная
классом
;
--- класс
всех групп
,
представимых
в виде
где
,
;
;
--- класс
всех минимальных
не
-групп,
т. е. групп не
принадлежащих
,
но все собственные
подгруппы
которых принадлежат
;
--- класс
всех
-групп
из
;
--- класс
всех конечных
групп;
--- класс
всех разрешимых
конечных групп;
--- класс
всех
-групп;
--- класс
всех разрешимых
-групп;
--- класс
всех разрешимых
-групп;
--- класс
всех нильпотентных
групп;
--- класс
всех разрешимых
групп с нильпотентной
длиной
.
Если
и
--- классы групп,
то:
.
Если
--- класс групп
и
--- группа, то:
--- пересечение
всех нормальных
подгрупп
из
таких, что
;
--- произведение
всех нормальных
-подгрупп
группы
.
Если
и
--- формации, то:
--- произведение
формаций;
--- пересечение
всех
-абнормальных
максимальных
подгрупп группы
.
Если
--- насыщенная
формация, то:
--- существенная
характеристика
формации
.
-абнормальной
называется
максимальная
подгруппа
группы
,
если
,
где
--- некоторая
непустая формация.
-гиперцентральной
подгруппой
в
называется
разрешимая
нормальная
подгруппа
группы
,
если
обладает
субнормальным
рядом
таким, что
(1) каждый
фактор
является главным
фактором группы
;
(2) если
порядок фактора
есть степень
простого числа
,
то
.
---
-гиперцентр
группы
,
т. е. произведение
всех
-гиперцентральных
подгрупп группы
.
Введение
Вопросы, посвященные факторизации групп, в теории конечных групп занимают важное место. Под факторизацией конечной группы понимается представление ее в виде произведения некоторых еe подгрупп, взятых в определенном порядке, или попарно перестановочных. Исследуются как способы факторизации заданной группы, так и свойства групп, допускающих ту или иную заданную факторизацию.
Начало исследований по факторизации конечных групп восходит к классическим работам Ф. Холла [62, 63], посвященных изучению строения разрешимых групп. Как известно, Ф. Холлом было доказано [63], что конечная разрешимая группа допускает факторизацию при помощи некоторых своих перестановочных силовских подгрупп различных порядков (составляющих так называемую силовскую базу разрешимой группы).
Следующий важный шаг в данном направлении был сделан С.А.Чунихиным, которым был исследован ряд важных арифметических свойств конечных групп [43]. Вопросами факторизации конечных групп занималось много математиков, и развитию данного направления посвящено много научных работ известных математиков.
Кегель и Виландт [68, 75] установили, что конечная группа, факторизуемая двумя нильпотентными подгруппами разрешима. Теорема Кегеля --- Виландта послужила источником многочисленных обобщений и стимулировала дальнейшее развитие ряда вопросов, связанных с факторизациями конечных групп.
Cреди дальнейших исследований, посвященных факторизации групп, выделяются работы Л.С. Казарина [6, 7, 67], Л.А. Шеметкова [45, 46], В.С. Монахова [13, 14], А.Н. Скибы [12, 61], В.Н. Тютянова [38] и др.
Важную роль для дальнейшего строения факторизуемых групп оказала идея Гашюца о том [59], что внутреннее строение конечной группы удобно исследовать по отношению к некоторому фиксированному классу групп, названному Гашюцем насыщенной формацией.
Напомним, что насыщенной формацией конечных групп называется класс конечных групп, замкнутый относительно гомоморфных образов, подпрямых произведений и фраттиниевых расширений. Такой подход к изучению строения конечных групп привлек внимание многих специалистов по алгебре и исследования, связанные с насыщенными формациями, составили одно из доминирующих направлений современной теории классов групп.
Эффективность метода Гашюца проявилась прежде всего в том, что многие коренные свойства конечных групп имеют инвариантный характер при переходе от одной насыщенной формации к другой.
Известно,
что класс
нильпотентных
групп
замкнут относительно
произведения
нормальных
подгрупп. В
работе [64] Хоуксом
была поставлена
задача об описании
наследственных
разрешимых
формаций Фиттинга,
т. е. формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
нормальных
-подгрупп.
Брайс и Косси
в работе [53] доказали,
что любая разрешимая
наследственная
формация Фиттинга
является насыщенной.
Полное решение
проблемы Хоукса
было получено
В.Н. Семенчуком
в работах [27, 30].
Развивая
подход Хоукса,
Л.А. Шеметков
предложил
изучать формации
,
замкнутые
относительно
произведения
-подгрупп,
обладающих
некоторыми
заданными
свойствами.
В настоящее
время данная
тематика активно
развивается
математиками
Испании, Китая,
Беларуси.
В теории
классов конечных
групп естественным
обобщением
понятия субнормальности
является понятие
-субнормальности
и
-достижимости.
В дальнейшем
такие подгруппы
будем нызывать
обобщенно
субнормальными.
Одной
из первых
классификационных
проблем данного
направления
является проблема
Л.А. Шеметкова
об описании
наследственных
насыщенных
сверхрадикальных
формаций, т. е.
формаций
с тем свойством,
что любая группа
,
где
и
--
-субнормальные
-подгруппы,
принадлежит
.
Данная проблема сразу привлекла пристальное внимание специалистов по теории классов конечных групп. В работе [28] В.Н. Семенчуком в классе конечных разрешимых групп получено полное решение данной проблемы. Л.А. Шеметковым и В.Н. Семенчуком в работе [33] найдены серии произвольных наследственных насыщенных сверхрадикальных формаций.
Известно,
что формация
всех сверхразрешимых
групп не замкнута
относительно
произведения
нормальных
сверхразрешимых
подгрупп, но
замкнута относительно
произведения
нормальных
сверхразрешимых
подгрупп взаимно
простых индексов.
В связи с этим
возникает
задача об описании
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
обобщенно
субнормальных
(
-субнормальных,
-достижимых)
-подгрупп,
индексы которых
взаимно просты.
Классифицировать
наследственные
насыщенные
формации
с тем свойством,
что любая группа
,
где
и
---
-субнормальные
-подгруппы
взаимно простых
индексов, принадлежит
.
В 1996 году
В.Н. Тютянов в
работе [38] доказал,
что любая конечная
группа вида
,
где
и
---
-нильпотентные
подгруппы и
индексы
,
не делятся на
некоторое
простое число
,
является
-нильпотентной
группой.
Естественно
возникает
задача об описании
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
-подгрупп,
индексы которых
не делятся на
некоторое
фиксированное
простое число.
В попытках
решения этих
и других классификационных
проблем выявилась
особая роль
критических
групп формации
( минимальных
не
-групп),
т. е. групп, не
принадлежащих
некоторому
классу групп
,
но все собственные
подгруппы
которых принадлежат
.
Еще в 1933 году С.А.
Чунихин [40] поставил
задачу изучения
строения группы,
в зависимости
от свойств ее
критических
подгрупп. Развивая
данную идею
С.А. Чунихина,
Л.А. Шеметков
на восьмом
(Сумы, 1982 г.) и девятом
(Москва, 1984 г.)
Всесоюзных
симпозиумах
по теории групп
отметил особую
роль критических
групп при изучении
не только отдельной
группы, но и
при описании
классов групп.
Таким
образом, задача
классификации
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
-подгрупп,
обладающих
заданными
свойствами,
занимает важное
место в современной
теории классов
групп. На реализацию
этой актуальной
задачи и направлено
данное диссертационное
исследование.
1. Некоторые базисные леммы
В теории конечных групп одним из основных понятий является понятие субнормальности подгрупп, введенное Виландтом в работе [73].
Напомним,
что подгруппа
называется
субнормальной
подгруппой
группы
,
если существует
цепь подгрупп
такая,
что для любого
подгруппа
нормальна в
.
Естественным
обобщением
понятия субнормальности
является понятие
-субнормальности,
которое для
произвольных
конечных групп
впервые введено
Л.А. Шеметковым
в монографии
[44].
Пусть
--- непустая
формация. Подгруппу
группы
называют
-субнормальной,
если либо
,
либо существует
максимальная
цепь
такая,
что
для всех
.
Несколько
другое понятие
-субнормальности
введено Кегелем
в работе [69]. Фактически
оно объединяет
понятие субнормальности
и
-субнормальности
в смысле Шеметкова.
Подгруппу
называют
-субнормальной
в смысле Кегеля
или
-достижимой,
если существует
цепь подгрупп
такая,
что для любого
либо подгруппа
нормальна в
,
либо
.
Для
любой непустой
формации
множество всех
-достижимых
подгрупп произвольной
группы
содержит множество
всех субнормальных
подгрупп группы
и множество
всех
-субнормальных
подгрупп группы
.
Если же
--- непустая
нильпотентная
формация, то
множество всех
-достижимых
подгрупп в
точности совпадает
с множеством
всех субнормальных
подгрупп для
любой группы
.
В Коуровской тетради [10] Л.А. Шеметковым была поставлена проблема классификации сверхрадикальных формаций.
Напомним,
что формация
называется
сверхрадикальной,
если она удовлетворяет
следующим
требованиям:
1)
--- нормально
наследственная
формация;
2) любая
группа
,
где
и
---
-субнормальные
-подгруппы
из
,
принадлежит
.
В.Н. Семенчуком в работе [28] в классе конечных разрешимых групп было получено полное решение данной проблемы.
В данной главе получено полное решение проблемы Шеметкова для наследственных насыщенных формаций, критические группы которых разрешимы
В данном
разделе приводятся
некоторые
свойства критических
групп (минимальных
не
-групп)
и обобщенно
субнормальных
(
-субнормальных
и
-достижимых)
подгрупп, которые
будут использоваться
при доказательстве
основных результатов
диссертации.
Напомним,
что критической
группой формации
( минимальной
не
-группой)
называется
группа, не
принадлежащая
,
все собственные
подгруппы
которой принадлежат
.
Множество всех
таких групп
обозначают
.
Через
обозначают
множество всех
разрешимых
групп, а через
--- множество
всех групп, у
которых
-корадикал
разрешим.
1.1 Лемма.
Пусть
--- насыщенная
формация,
--- наследственная
насыщенная
формация. Если
и
,
где
,
то
.
Доказательство.
Пусть
.
По теореме
2.2.1,
---
-группа.
Очевидно, что
.
По лемме 2.2.2,
,
где
---
-группа,
---
-группа
и
.
Так как
и
,
то
.
Следовательно,
---
-группа.
Пусть
---
-главный
фактор
.
Если
---
-группа,
то
-централен.
Пусть
---
-группа.
По теореме
2.2.3,
.
Пусть
и
--- произвольная
-абнормальная
максимальная
подгруппа
группы
.
Тогда
.
Так как
,
то, по теореме
2.2.4,
.
Следовательно,
.
Поскольку
то
.
Учитывая, что
,
по теореме
2.2.5, имеем
где
--- максимальные
внутренние
локальные
экраны, соответственно
и
.
Если
,
то
.
Отсюда и из
того, что
следует
.
А это значит,
что
-централен.
Пусть
.
Так как
--- насыщенная
формация и
,
то
.
Следовательно,
---
-нормализатор
группы
.
В силу того,
что
покрывает
,
то
-централен.
Следовательно,
.
По теореме
2.2.4,
.
Лемма доказана.
1.2 Лемма.
Пусть
--- непустая
наследственная
формация. Если
---
-субнормальная
подгруппа, то
--- субнормальная
подгруппа.
Доказательство.
Пусть
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Если
,
то лемма очевидна.
Пусть
.
Тогда
содержится
в максимальной
-нормальной
подгруппе
группы
.
По индукции,
--- субнормальная
подгруппа из
.
Так как
и
--- наследственная
формация, то
.
Следовательно,
,
значит,
.
Поскольку
--- нормальная
подгруппа
группы
,
то
--- субнормальная
подгруппа
.
Лемма доказана.
1.3 Лемма.
Пусть
--- наследственная
насыщенная
формация,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
такая, что
.
Тогда
.
Доказательство.
Пусть
.
Очевидно,
Так
как
,
то по индукции
.
Следовательно,
Отсюда, согласно лемме 2.2.6,
Пусть
.
Тогда
--- цоколь группы
.
По лемме 3.1.2,
--- субнормальная
подгруппа
группы
.
По теореме
2.2.7,
.
Следовательно,
--- нормальная
подгруппа
группы
.
Тогда
По
теореме 2.2.8,
.
Отсюда следует,
что
.
Так как
и
--- наследственная
формация, то
.
Получаем
,
т. е.
.
Лемма доказана.
В следующих
леммах приводятся
основные свойства
-субнормальных
подгрупп.
1.4 Лемма.
Пусть
--- непустая
наследственная
формация. Тогда
справедливы
следующие
утверждения:
1) если
--- подгруппа
группы
и
,
то
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
;
2) если
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
,
то
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
для любой подгруппы
группы
;
3) если
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
и
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
,
то
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
;
4) если
и
---
-субнормальные
(
-достижимые)
подгруппы
группы
,
то
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
;
5) если
все композиционные
факторы группы
принадлежат
формации
,
то каждая
субнормальная
подгруппа
группы
-субнормальна
в
;
6) если
---
-субнормальная
(
-достижимая)
подгруппа
группы
,
то
-субнормальна
(
-достижима)
в
для любых
.
Доказательство.
1) Пусть
--- подгруппа
группы
и
.
Так как
и
--- наследственная
формация, то
подгруппа
является
-субнормальной
подгруппой
группы
.
Отсюда, согласно
определению
-субнормальной
подгруппы,
существует
максимальная
цепь
такая,
что
для всех
.
Отсюда, с учетом
леммы 2.2.6 получаем,
что в группе
существует
максимальная
цепь
такая,
что
для всех
.
А это
значит, что
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Пусть
--- подгруппа
группы
,
содержащая
,
тогда
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
А так как любая
-субнормальная
подгруппа
группы
является
-достижимой
в
,
то
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
2) Пусть
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Тогда, по определению,
существует
максимальная
цепь подгрупп
такая,
что для любого
.
Пусть
--- некоторая
подгруппа из
.
Рассмотрим
цепь подгрупп
Так
как
и формация
наследственна,
то из
следует, что
Теперь, ввиду изоморфизма,
имеем
.
Значит,
.
Так как
,
то
.
Итак,
.
Отсюда, по
определению,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Пусть
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Тогда, по определению,
существует
цепь подгрупп
такая,
что для любого
либо подгруппа
нормальна в
,
либо
.
Пусть
--- некоторая
подгруппа из
.
Рассмотрим
цепь подгрупп:
Если
подгруппа
нормальна в
,
то подгруппа
нормальна в
.
Пусть
.
Так как формация
наследственна,
то из
следует, что
Теперь, ввиду изоморфизма,
имеем
.
Значит,
.
Так как
,
то
.
Итак, для каждого
либо подгруппа
нормальна в
,
либо
.
Отсюда, по
определению,
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Утверждение
3) следует непосредственно
из определения
-субнормальной
(
-достижимой)
подгруппы.
Утверждение 4) следует теперь из утверждений 2) и 3).
5) Пусть
все композиционные
факторы группы
принадлежат
формации
,
и пусть
--- субнормальная
подгруппа
группы
.
Тогда в группе
существует
цепь подгрупп
такая,
что для любого
подгруппа
нормальна в
.
Согласно
условию,
,
отсюда следует,
что
.
А это значит,
что подгруппа
-субнормальна
в группе
.
Утверждение
6) следует непосредственно
из определения
-субнормальной
(
-достижимой)
подгруппы.
Лемма доказана.
1.5 Лемма.
Пусть
--- непустая
формация,
и
--- подгруппы
группы
,
причем
нормальна в
.
Тогда:
1) если
-субнормальна
(
-достижима)
в
,
то
-субнормальна
(
-достижима)
в
и
-субнормальна
(
-достижима)
в
;
2) если
,
то
-субнормальна
(
-достижима)
в
тогда и только
тогда, когда
-субнормальна
(
-достижима)
в
.
Доказательство.
Пусть
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Тогда, по определению,
существует
максимальная
цепь подгрупп
такая,
что для любого
.
Рассмотрим следующую цепь подгрупп
Так
как
,
то ввиду леммы
2.2.6,
.
Отсюда следует,
что
Итак,
для каждого
.
Отсюда, по
определению,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Ввиду леммы 2.2.6,
Поэтому
для любого
.
Значит,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Пусть
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Тогда, по опрeделению,
существует
цепь подгрупп
такая,
что для любого
либо
нормальна в
,
либо
.
Рассмотрим
следующую цепь
подгрупп
Если
подгруппа
нормальна в
,
то подгруппа
нормальна в
.
Пусть
.
Тогда ввиду
леммы 2.2.6,
.
Отсюда следует,
что
.
Итак, для каждого
либо подгруппа
нормальна в
,
либо
.
Отсюда, по
определению,
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Ввиду
леммы 2.2.6,
.
Поэтому для
любого
либо подгруппа
нормальна в
,
либо
.
Значит,
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Утверждение 2) следует из 1) и леммы 2.2.6. Лемма доказана.
2 Критерий принадлежности факторизуемой группы классическим классам конечных групп
В работе
[3] А.Ф. Васильевым
была предложена
задача об описании
наследственных
насыщенных
формаций, замкнутых
относительно
произведения
подгрупп
и
,
у которых любая
силовская
подгруппа
-субнормальна
в
.
В этой же работе
было получено
описание таких
формаций в
классе конечных
разрешимых
групп. Развитию
данного направления
были посвящены
работы [4, 16].
В данном разделе найдены серии наследственных насыщенных формаций, не входящих в класс конечных разрешимых групп, обладающих отмеченным выше свойством.
В теории
классов групп
важную роль
играет класс
всех
-групп
(
--- некоторое
множество
простых чисел),
который обозначается
через
.
Большинство
важнейших
классов групп
можно построить
из классов вида
с помощью операций
пересечения
и произведения
классов.
Напомним,
что произведением
классов групп
и
называется
класс групп
,
который состоит
из всех групп
,
таких, что в
найдется нормальная
-подгруппа
с условием
.
Пусть
--- множество
всех натуральных
чисел. Обозначим
через
некоторое
подмножество
из
.
Пусть
,
--- некоторые
множества
простых чисел,
а
,
--- классы всех
-групп
и
-групп
соответственно.
В дальнейшем
рассматриваем
формации вида:
Напомним,
что группа
называется
-замкнутой
(
-нильпотентной),
если ее силовская
-подгруппа
(силовское
-дополнение)
нормальна в
.
Группа
называется
-разложимой,
если она одновременно
-замкнута
и
-нильпотентна.
Через
обозначим
дополнение
к
во множестве
всех простых
чисел, если
,
то вместо
будем просто
писать
.
Тогда
--- класс всех
-нильпотентных
групп,
--- класс всех
-замкнутых
групп,
--- класс всех
-разложимых
групп,
--- класс всех
нильпотентных
групп, где
пробегает все
простые числа.
Группа
называется
-нильпотентной
(
-разложимой),
если она
-нильпотентна
(
-разложима)
для любого
простого числа
из
.
Классы всех
-нильпотентных
(
-разложимых)
групп можно
записать в виде
Группа
называется
-замкнутой,
если она имеет
нормальную
-холлову
подгруппу.
Тогда
--- класс всех
-замкнутых
групп.
2.1 Лемма.
Пусть
--- наследственная
формация. Если
---
-субнормальная
-подгруппа
группы
,
то композиционные
факторы группы
содержатся
среди композиционных
факторов групп
из
.
Доказательство.
Если
,
то лемма верна.
Пусть
.
Тогда
содержится
в
-нормальной
максимальной
подгруппе
группы
.
По индукции,
.
Так как
,
то
.
Отсюда, и из
,
получаем
.
Лемма доказана.
2.2 Лемма.
Пусть
--- наследственная
формация,
--- класс всех
групп. Тогда
формация
совпадает с
формацией
.
Доказательство леммы осуществляется непосредственной проверкой.
2.3 Теорема
[10-A, 13-A]. Пусть
--- наследственная
формация. Тогда
всякая формация
,
представимая
в виде
,
содержит любую
группу
,
у которой
и силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
.
Доказательство.
Пусть
--- формация
указанного
вида и
--- такая группа,
что
,
где
и любая силовская
подгруппа из
и
-субнормальна
в
.
Индукцией по
порядку
докажем, что
.
Рассмотрим
сначала случай,
когда
--- класс всех
групп.
Пусть
--- минимальная
нормальная
подгруппа из
.
Ясно, что любая
силовская
подгруппа из
и
имеет вид
,
,
где
и
--- силовские
подгруппы из
и
соответственно.
Согласно лемме
3.1.5,
и
---
-субнормальные
подгруппы
фактор-группы
.
По индукции,
.
Так как
--- формация, то
отсюда следует,
что
имеет единственную
минимальную
нормальную
подгруппу
.
Очевидно, что
.
Так как
--- насыщенная
формация, то
нетрудно показать,
что
.
Пусть
--- силовская
подгруппа из
.
Покажем, что
.
Пусть
--- абелева группа.
Так как
---
-субнормальная
подгруппа
группы
,
то, согласно
теореме 2.2.8,
.
Пусть
--- неабелева
группа. В этом
случае
есть прямое
произведение
изоморфных
неабелевых
простых групп
и
.
Рассмотрим
подгруппу
.
Согласно лемме
3.1.5,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Пусть
.
Так как
и
--- собственная
-субнормальная
подгруппа
группы
,
то равенство
невозможно.
Итак,
.
Так
как
и
--- насыщенная
формация, то
.
Отсюда следует,
что
А это
значит, что
.
Если
,
то
.
Последнее
равенство
невозможно,
так как
согласно лемме
3.1.4 --- собственная
-субнормальная
подгруппа
.
Итак,
--- собственная
подгруппа
.
Если
,
то
Так
как
и
--- наследственная
формация, то
.
Но тогда нетрудно
заметить, что
.
Так
как
,
то согласно
лемме 3.1.4,
---
-субнормальная
подгруппа. Так
как
и
--- наследственная
формация, то
любая силовская
подгруппа
-субнормальна
в
.
Согласно лемме
3.1.4,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
По индукции,
.
Отсюда следует,
что
для любой
.
Аналогичным
образом доказывается,
что
для любой
,
где
--- любая силовская
подгруппа из
.
Из того, что
,
следует
.
Рассмотрим
два случая:
и
.
Пусть
.
Покажем, что
.
Если
--- абелева, то
--- примарная
-группа,
где
.
Отсюда следует,
что
.
Если
--- неабелева,
то
есть прямое
произведение
изоморфных
неабелевых
простых групп.
Так
как
--- нормальная
подгруппа из
,
то
Так
как
,
то очевидно,
что
.
Так как
,
то
для любой
.
Следовательно,
.
Пусть
теперь
.
Если
--- неабелева,
то
.
Тогда
.
Отсюда следует,
что
.
А это значит,
что
.
Отсюда следует,
что
,
где
--- любое простое
число из
.
Рассмотрим
подгруппу
,
где
--- любая силовская
подгруппа из
.
Если
,
то, как и выше,
получаем, что
.
Если
,
то, как и выше,
получаем, что
.
Отсюда следует,
что
,
где
--- любое простое
число из
.
Согласно лемме
2.2.9, любая силовская
подгруппа
группы
есть
,
где
--- силовские
подгруппы из
и
соответственно.
Отсюда следует,
что любое простое
число
из
принадлежит
.
Следовательно,
.
А это значит,
что
.
Пусть
--- абелева группа,
то
.
Но тогда
.
Ввиду
,
получаем, что
для любой
.
А это значит,
что
.
Пусть
теперь
--- произвольная
наследственная
формация и
.
По лемме 3.2.1,
композиционные
факторы группы
содержатся
среди композиционных
факторов групп
из
.
Это значит, что
принадлежит
.
Пусть
.
Так как
,
то ввиду леммы
3.2.2, силовские
подгруппы из
и
-субнормальны
в
.
По доказанному,
.
Так как
,
то, по лемме
3.2.2,
.
Теорема доказана.
2.4 Следствие
(В.Н. Семенчук,
Л.А. Шеметков
[33]). Пусть
--- наследственная
формация. Тогда
всякая формация
вида
является
сверхрадикальной.
Доказательство.
Пусть
,
где
и
---
-субнормальные
-подгруппы
группы
.
Так как
--- наследственная
формация, то
согласно лемме
3.1.4, любая силовская
подгруппа из
(из
)
-субнормальна
в
(соответственно
в
).
Отсюда, согласно
лемме 3.1.4, любая
силовская
подгруппа из
и из
-субнормальна
в
.
Теперь требуемый
результат
следует из
теоремы 3.2.3.
2.5 Следствие
(В.Н. Семенчук,
Л.А. Шеметков
[33]). Формация вида
является
сверхрадикальной.
2.6 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-нильпотентных
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
где
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
принадлежащие
.
2.7 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-замкнутых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
где
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
принадлежащие
.
2.8 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-разложимых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
где
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
принадлежащие
.
2.9 Следствие
[10-A, 13-A]. Пусть
.
Тогда формация
содержит любую
группу
,
у которой
и силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
.
2.10 Следствие
[10-A, 13-A]. Пусть
--- формация всех
-нильпо-
тентных групп.
Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
.
2.11 Следствие
[10-A, 13-A]. Пусть
--- формация всех
-замкнутых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
.
2.12 Следствие
[10-A, 13-A]. Пусть
--- формация всех
-разложимых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
.
2.13 Лемма.
Пусть
--- непустая
наследственная
формация. Пусть
все композиционные
факторы группы
принадлежат
.
Тогда следующие
утверждения
эквивалентны:
1)
---
-субнормальная
подгруппа
группы
;
2)
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Доказательство.
Пусть
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Тогда, по определению,
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Пусть
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Тогда существует
цепь
в которой
для любого
либо
нормальна в
,
либо
.
Пусть
.
Уплотним участок
от
до
цепи
до максимальной
-цепи.
Ввиду
утверждения
1) леммы 3.1.4, все
подгруппы
,
содержащие
,
-субнормальны
в
.
Пусть теперь
нормальна в
.
Можно считать,
что
--- максимальная
нормальная
подгруппа
(в противном
случае уплотняем
участок от
до
до композиционной
-цепи).
Ввиду условия
леммы
,
т. е.
.
Пришли к рассматриваемому
выше случаю.
Теперь, ввиду
утверждения
1) леммы 3.1.4, подгруппа
-субнормальна
в
.
Лемма доказана.
2.14 Лемма.
Пусть
--- наследственная
насыщенная
формация. Тогда
следующие
утверждения
эквивалентны:
1) любая
группа
,
где
и любые силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-субнормальны
в
,
принадлежит
;
2) любая
группа
,
где
и любые силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
,
принадлежит
.
Доказательство.
Покажем, что
из 1) следует
2). Доказательство
проведем индукцией
по порядку
группы
.
Пусть
--- минимальная
нормальная
подгруппа
группы
.
Очевидно, что
.
Пусть
--- произвольная
-силовская
подгруппа из
.
Ясно, что
---
-силовская
подгруппа из
.
По лемме 3.1.5,
---
-достижимая
подгруппа
группы
.
Аналогичным
образом доказыватся,
что любая силовская
подгруппа из
-достижима
в
.
Так как
,
то по индукции,
.
Предположим,
что
и
--- две различные
минимальные
нормальные
подгруппы
группы
.
Выше показано,
что
,
.
Так как
--- формация, то
.
Итак,
имеет единственную
минимальную
нормальную
подгруппу
.
Покажем,
что
.
Предположим
противное.
Тогда, как и
выше, с учетом
индукции можно
показать, что
.
Так как
--- наследственная
формация, то
.
Итак,
.
Рассмотрим следующие два случая.
1) Пусть
--- абелева, тогда
--- примарная
группа. Так как
--- насыщенная
формация и
,
то
.
Как и выше, с
учетом индукции
можно показать,
что
.
Теперь, с учетом
леммы 3.2.13 и условия
следует, что
.
2) Пусть
--- неабелева
группа. В этом
случае
есть
прямое произведение
изоморфных
неабелевых
простых групп
и
.
Рассмотрим
подгруппу
.
Согласно лемме
3.1.5,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Пусть
.
Так как
и
--- собственная
-субнормальная
подгруппа
группы
,
то равенство
невозможно.
Итак,
.
Так
как
и
--- насыщенная
формация, то
.
Отсюда следует,
что
А это
значит, что
.
Если
,
то
.
Последнее
равенство
невозможно,
так как
,
согласно лемме
3.1.4, собственная
-субнормальная
подгруппа
.
Итак,
--- собственная
подгруппа
.
Если
,
то
Так
как
и
--- наследственная
формация, то
.
Но тогда нетрудно
заметить, что
.
Согласно
индукции, группа
принадлежит
формации
.
Согласно лемме
3.2.13, любая
-достижимая
подгруппа
является
-субнормальной
подгруппой.
Согласно условию
получаем, что
группа
принадлежит
.
Непосредственно
из определения
-субнормальности
и
-достижимости
из 2) следует
1). Лемма доказана.
Непосредственно из данной леммы и теоремы 3.2.3 следует следующая теорема.
2.15 Теорема.
Пусть
--- наследственная
формация. Тогда
всякая формация
,
представимая
в виде
,
содержит любую
группу
,
у которой
и силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
.
2.16 Следствие.
Пусть
.
Тогда формация
содержит любую
группу
,
у которой
и силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
.
2.17 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-нильпотентных
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
.
2.18 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-замкнутых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
.
2.19 Следствие.
Пусть
--- формация всех
-разложимых
групп. Тогда
содержит любую
группу
,
у которой силовские
подгруппы из
подгрупп
и
-достижимы
в
.
3. Сверхрадикальные формации
В теории формаций конечных групп одной из известных проблем является проблема Шеметкова об описании сверхрадикальных формаций.
В.Н.
Семенчуком
в работе [28] получено
полное решение
проблемы Л.А.
Шеметкова в
классе конечных
разрешимых
групп. Оказалось,
что все такие
формации имеют
следующее
строение:
,
где
--- некоторые
множества
простых чисел,
а
--- множество
всех разрешимых
-групп.
В данном разделе приводится описание наследственных насыщенных сверхрадикальных формаций, критические группы которых разрешимы.
Приведем примеры сверхрадикальных формаций.
3.1 Пример.
Формация всех
-групп
,
где
--- некоторое
множество
простых чисел
является
сверхрадикальной
формацией.
Действительно.
Пусть
,
где
и
---
-группы,
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
.
Так как формация
замкнута относительно
расширений,
то, очевидно,
что
---
-группа.
3.2 Пример.
Формации
,
--- сверхрадикальные
формации.
Действительно,
если
---
-субнормальная
подгруппа
группы
,
то
--- субнормальная
подгруппа из
.
Очевидно, что
любая группа
,
где
и
--- нильпотентные
субнормальные
подгруппы из
,
нильпотентна.
Если
--- разрешимая
-субнормальная
подгруппа из
,
то
разрешима.
Следовательно,
--- сверхрадикальная
формация.
Аналогичным образом доказывается, что любая нормально наследственная, замкнутая относительно расширений, формация является сверхрадикальной.
Следующая лемма устанавливает связь между сверхрадикальными формациями и формациями Фиттинга.
Напомним,
что формациями
Фиттинга
называются
формации, которые
замкнуты относительно
взятия субнормальных
подгрупп и
произведения
нормальных
-подгрупп.
3.3 Лемма.
Пусть
--- наследственная
сверхрадикальная
формация, тогда
--- формация
Фиттинга.
Доказательство.
Пусть
,
где
и
--- нормальные
-подгруппы
группы
.
Так как
то
.
Аналогичным
образом,
.
Согласно лемме
3.1.4,
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
.
Так как
--- сверхрадикальная
формация, то
.
Итак,
--- формация
Фиттинга. Лемма
доказана.
3.4 Лемма.
Пусть
--- непустая
наследственная
формация. Если
содержит любую
группу
,
где для любого
из
силовские
-подгруппы
и
принадлежат
и
-субнормальные
подгруппы в
,
то
--- сверхрадикальная
формация.
Доказательство.
Пусть
--- непустая
наследственная
формация,
удовлетворяющая
условию леммы.
Покажем, что
--- сверхрадикальная
формация. Пусть
,
где
и
---
-субнормальные
-подгруппы
группы
.
Пусть
--- произвольное
простое число
из
,
а
и
--- силовские
-подгруппы
из
и
соответственно.
Так как
и
принадлежат
и
--- наследственная
формация, то
и
принадлежат
и,
и
-субнормальны
в
и
соответственно.
Так как
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
то согласно
лемме 3.1.4,
и
-субнормальны
в группе
.
Согласно условию
леммы,
принадлежит
.
А это значит,
что
--- сверхрадикальная
формация. Лемма
доказана.
3.5 Лемма.
Пусть
--- наследственная
насыщенная
разрешимая
формация. Тогда
следующие
утверждения
эквивалентны:
1)
--- сверхрадикальная
формация;
2)
--- содержит любую
группу
,
где
и для любого
простого числа
из
силовские
-подгруппы
и
-субнормальны
в
.
Доказательство. Покажем, что из 1) следует 2).
Пусть
--- сверхрадикальная
формация и
пусть
,
где
и для любого
простого числа
из
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
.
Так как
--- насыщенная
формация и
,
то
и
принадлежат
.
Так как
--- разрешимая
формация и
---
-субнормальная
подгруппа
группы
,
то отсюда нетрудно
показать, что
--- разрешимая
группа. А это
значит, что
и
разрешимы.
Согласно
теореме Ф. Холла
[63],
,
где
.
Так как
--- сверхрадикальная
формация, то
принадлежит
.
Так как
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
то согласно
теореме 2.2.10,
---
-субнормальная
подгруппа
группы
.
Так как
принадлежит
и
--- сверхрадикальная
формация, то
подгруппа
принадлежит
.
Продолжая в
аналогичном
порядке получаем,
что
принадлежит
.
Аналогичным
образом можем
доказать, что
принадлежит
.
Так как
--- сверхрадикальная
формация, то
.
Тот факт, что из 2) следует 1) вытекает из леммы 3.3.4. Лемма доказана.
В следующей теореме получено решение проблемы Шеметкова о классификации сверхрадикальных формаций для наследственных насыщенных формаций, критические группы которых разрешимы.
3.6 Теорема
[20-A]. Пусть
--- наследственная
насыщенная
формация такая,
что
.
Тогда следующие
утверждения
эквивалентны:
1)
--- сверхрадикальная
формация;
2)
,
где
--- некоторые
множества
простых чисел.
Доказательство.
Пусть
--- сверхрадикальная
формация. Вначале
докажем, что
любая минимальная
не
-группа
является либо
группой простого
порядка, либо
группой Шмидта.
Пусть
--- произвольная
минимальная
не
-группа.
Согласно условию
теоремы,
разрешима. Если
,
то нетрудно
заметить, что
--- группа простого
порядка
,
где
.
Рассмотрим
случай, когда
.
Согласно теореме
2.2.5,
,
где
--- единственная
минимальная
нормальная
подгруппа из
,
---
-группа,
,
--- максимальный
внутренний
локальный экран
формации
.
Очевидно, что
.
Покажем,
что
является примарной
циклической
подгруппой.
Предположим
противное.
Поскольку
--- разрешимая
группа, то в
существуют
максимальные
подгруппы
и
такие, что
.
Так как
,
то очевидно,
что
и
---
-нормальные
максимальные
-подгруппы
группы
.
Но тогда
.
Так как
--- сверхрадикальная
формация, то
.
Противоречие.
Итак,
имеет единственный
класс максимальных
сопряженных
подгрупп.
Следовательно,
--- циклическая
-подгруппа.
Поскольку
--- насыщенная
формация и
,
имеем
.
Покажем,
что
.
Предположим
противное.
Пусть
,
где
.
Пусть
и
--- циклические
группы соответственно
порядков
и
.
Обозначим через
регулярное
сплетение
.
Пусть
--- база сплетения,
т. е.
.
Так как некоторая
подгруппа
группы
изоморфна
,
то
.
Очевидно, подгруппы
,
принадлежат
формации
.
Пусть
,
где
.
Обозначим через
базу сплетения
.
Тогда
.
Так
как
,
то
,
значит, что
подгруппы
и
-субнормальны
в
.
Легко видеть,
что
,
.
Так
как
--- сверхрадикальная
формация, то
.
Но
,
и поэтому
.
Полученное
противоречие
показывает,
что
.
Итак,
--- группа Шмидта.
Теперь из леммы
3.1.1 следует, что
--- группа Шмидта.
Пусть
--- максимальный
внутренний
локальный экран
формации
.
Покажем, что
формация
имеет полный
локальный экран
такой, что
,
для любого
из
.
Действительно,
пусть
--- такая формация,
у которой есть
локальный экран
.
Покажем, что
.
С учетом
того, что
для любого
простого
из
,
получим
.
Покажем
обратное включение.
Пусть
--- группа наименьшего
порядка из
.
Так как
--- наследственная
формация, то
формация
также является
наследственной,
значит,
.
Так как
--- насыщенная
формация, то
нетрудно показать,
что
.
Выше
показано, что
--- либо группа
простого порядка,
либо группа
Шмидта. Пусть
--- группа простого
порядка и
.
Нетрудно показать,
что
.
Так как
,
имеем
.
Отсюда следует,
что
.
Противоречие.
Пусть
теперь
--- группа Шмидта.
Поскольку
,
то из свойств
группы Шмидта
следует
,
где
и
.
Так как
,
то
.
Из того, что
,
следует
.
Так как
и
--- наследственная
формация, то
.
Теперь из того,
что
,
где
--- единственная
минимальная
нормальная
подгруппа
группы
и
,
следует что
.
Получили
противоречие.
Итак,
,
значит,
.
Так
как
--- локальный
экран формации
,
имеем
следовательно,
--- формация из
2).
Пусть
.
Тогда из следствия
3.2.5 следует, что
--- сверхрадикальная
формация. Теорема
доказана.
Покажем,
что в теореме
3.3.6 условие
наследственной
насыщенной
формации
можно отбросить,
в случае, когда
--- разрешимая
формация.
3.7 Лемма.
Пусть
--- разрешимая
нормально
наследственная
формация. Если
и
,
то
.
Доказательство.
Пусть
и
.
Если
,
то утверждение
леммы очевидно.
Пусть
.
Пусть
--- нормальная
максимальная
подгруппа
группы
.
Если
,
то
.
Пусть
.
Ясно, что
.
Так как
и
--- нормально
наследственная
формация, то
.
Индукцией по
порядку группы
получаем, что
.
Лемма доказана.
Если
--- произвольный
класс групп,
то через
обозначим
наибольший
по включению
наследственный
подкласс класса
.
Более точно
3.8 Лемма. Всякая разрешимая сверхрадикальная формация является наследственной формацией.
Доказательство.
Пусть
--- разрешимая
сверхрадикальная
формация. Как
и в теореме
3.3.6 нетрудно
показать, что
любая разрешимая
минимальная
не
-группа
является группой
Шмидта, либо
группой простого
порядка.
Покажем,
что
,
где
--- максимальная
наследственная
подформация
из
.
Допустим, что
множество
непусто и выберем
в нем группу
наименьшего
порядка. В силу
леммы 2.2.11, формация
является насыщенной.
Поэтому
.
Очевидно, что
группа
имеет единственную
минимальную
нормальную
подгруппу
и
.
Так как
,
то в
найдется минимальная
не
-группа
.
Из нормальной
наследственности
формации
следует, что
.
Ясно, что
является также
минимальной
не
-группой.
По
условию,
--- группа Шмидта.
В этом случае
,
где
--- нормальная
силовская
-подгруппа,
а
--- циклическая
-подгруппа
группы
,
и
--- различные
простые числа.
Если
,
то
Получили
противоречие
с выбором
.
Остается принять,
что
.
Отсюда и из
получаем, что
,
а значит,
---
-группа.
Рассмотрим
.
Тогда группу
можно представить
в виде
где
--- элементарная
абелева
-группа,
а
.
Так как
не входит в
,
то по лемме
2.2.12
,
где
--- максимальный
внутренний
локальный экран
формации
.
Так как
и
,
то
является
-группой.
Отсюда следует,
что
.
Из нормальной
наследственности
формации
,
по теореме
2.2.13, следует, что
является нормально
наследственной
формацией.
Тогда, по лемме
3.3.7,
.
Получили
противоречие.
Таким образом,
.
Лемма доказана.
Напомним,
что формация
называется
формацией
Шеметкова, если
любая минимальная
не
-группа
является либо
группой Шмидта,
либо группой
простого порядка.
3.9 Теорема
[16-A]. Пусть
--- наследственная
насыщенная
формация. Тогда
следующие
утверждения
эквивалентны:
1)
--- формация
Шеметкова;
2) формация
содержит любую
группу
,
где
и
---
-достижимые
-подгруппы
из
и
;
3)
--- сверхрадикальная
формация и
;
4) формация
такая, что для
любой группы
и для любых ее
перестановочных
-субнормальных
подгрупп
и
подгруппа
-субнормальна
в
и
;
5) формация
такая, что для
любой группы
и для любых ее
перестановочных
-достижимых
подгрупп
и
подгруппа
-достижима
в
и
;
6)
,
где
--- некоторые
множества
простых чисел
и
.
Доказательство следует из теорем 2.2.14, 2.2.15 и теоремы 3.3.6.
3.10 Теорема
[3-A, 5-A]. Пусть
--- наследственная
насыщенная
формация такая,
что
.
Тогда следующие
утверждения
эквивалентны:
1) формация
содержит любую
группу
,
где
и
---
-субнормальны
в G и
;
2)
,
где
--- некоторые
множества
простых чисел.
Доказательство. Покажем, что из 1) следует 2).
Пусть
--- формация,
удовлетворяющая
утверждению
1). Покажем, что
она является
сверхрадикальной
формацией.
Пусть
--- любая группа
такая, что
,
где
и
---
-субнормальные
подгруппы
группы
,
принадлежащие
.
Пусть
и
произвольные
-силовские
подгруппы из
и
соответственно.
Так как
,
и
--- наследственная
формация, то
и
-субнормальны
соответственно
в
и
.
Так как
и
-субнормальны
в
,
то по лемме
3.1.4,
и
-субнормальны
в группе
.
Отсюда следует,
что
.
Следовательно,
--- сверхрадикальная
формация.
Теперь,
согласно теореме
3.3.6, получаем, что
.
Обратное утверждение следует из следствия 3.2.16. Теорема доказана.
Из леммы
3.3.5 следует, что
в классе конечных
разрешимых
групп класс
всех наследственных
насыщенных
сверхрадикальных
формаций совпадает
с классом всех
наследственных
насыщенных
формаций, замкнутых
относительно
произведения
подгрупп
и
,
силовские
подгруппы
которых обобщенно
субнормальны
в
.
Как следует из теоремы 3.3.10, аналогичное утверждение верно для всех наследственных насыщенных формаций, критические группы которых разрешимы. Однако для произвольной наследственной насыщенной формации данный вопрос остается открытым.
Заключение
В главе 1 приведены некоторые свойства критических групп и обобщенно субнормальных подгрупп, необходимые для доказательства основных результатов глав2 и 3.
В главе
2 найдены серии
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
подгрупп
и
,
у которых любая
силовская
подгруппа
-субнормальна
в
,
теорема 2.3 [10-A,13-A].
В главе 3 получено описание наследственных насыщенных сверхрадикальных формаций, критические группы которых разрешимы, теорема 3.6 [20-A].
Основные научные результаты работы
В данной
работе проведено
изучение строения
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
-подгрупп,
обладающих
заданными
свойствами.
1. Найдены
серии произвольных
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
подгрупп
и
,
у которых любая
силовская
подгруппа
-субнормальна
в
[10-A, 13-A].
2. Получено описание наследственных насыщенных сверхрадикальных формаций, критические группы которых разрешимы [20-A].
3. В классе
конечных разрешимых
групп получено
описание
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведения
обобщенно
субнормальных
-подгрупп
взаимно простых
индексов [18-A].
4. Доказано,
что любая разрешимая
2-кратно насыщенная
формация
,
замкнутая
относительно
произведения
обобщенно
субнормальных
-подгрупп,
индексы которых
взаимно просты
является
сверхрадикальной
[18-A].
5. Получено
описание
наследственных
насыщенных
-формаций
Шеметкова
[14-A, 21-A].
6. Получено
описание
наследственных
насыщенных
-формаций
Шеметкова
[14-A, 21-A].
7. В классе
конечных разрешимых
групп получено
описание
наследственных
формаций Фиттинга
,
замкнутых
относительно
произведения
-подгрупп,
индексы которых
не делятся на
некоторое
фиксированное
простое число
[14-A, 21-A].
Полученные результаты могут найти приложение в вопросах классификации классов конечных групп, в дальнейшем развитии теории обобщенно субнормальных подгрупп, а также при изучении строения непростых конечных групп по заданным свойствам её обобщенно субнормальных и критических подгрупп.
Решенные
в диссертации
задачи позволяют
подойти к ещё
нерешенным
проблемам:
задаче об описании
наследственных
сверхрадикальных
формаций; задаче
об описании
наследственных
насыщенных
формаций
,
замкнутых
относительно
произведений
обобщенно
субнормальных
-подгрупп,
индексы которых
взаимно просты.
Результаты диссертации могут быть использованы в учебном процессе при чтении спецкурсов для студентов математических специальностей в высших учебных заведениях, написании курсовых, дипломных проектов и диссертаций.
Список использованных источников
1. Васильев, А.Ф. О максимальной наследственной подформации локальной формации / А.Ф. Васильев // Вопросы алгебры: межведомств. сб. / Мин-во народного обр. БССР, Гомельский гос. ун-т; редкол.: Л.А. Шеметков [и др.]. -- Минск: Университетское, 1990. -- Вып. 5. -- С. 39--45.
2. Васильев, А.Ф. О решетках подгрупп конечных групп / А.Ф. Васильев, С.Ф. Каморников, В.Н. Семенчук // Бесконечные группы и примыкающие алгебраические системы / Ин-т математики Акад. Украины; редкол.: Н.С. Черников [и др.]. -- Киев, 1993. -- С. 27--54.
3. Васильев,
А.Ф. О влиянии
примарных
-субнормальных
подгрупп на
строение группы
/ А.Ф. Васильев
// Вопросы алгебры:
межведомств.
сб. / Мин-во обр.
и науки Республики
Беларусь, Гомельский
гос. ун-т им. Ф.
Скорины; редкол.:
Л.А. Шеметков
[и др.]. -- Гомель,
1995. -- Вып. 8. -- С. 31--39.
4. Васильева,
Т.И. О конечных
группах с
-достижимыми
силовскими
подгруппами
/ Т.И. Васильева,
А.И. Прокопенко.
-- Гомель, 2006. -- 18 с.
-- (Препринт /
Гомельский
гос. ун-т им. Ф.
Скорины; № 4).
5. Ведерников, В.А. О локальных формациях конечных групп / В.А. Ведерников // Матем. заметки. -- 1989. -- Т. 46, № 3. -- С. 32--37.
6. Казарин, Л.С. Признаки непростоты факторизуемых групп / Л.С. Казарин // Известия АН СССР. -- 1980. -- Т. 44, № 2. -- С. 288--308.
7. Казарин, Л.С. О произведении конечных групп / Л.С. Казарин // ДАН СССР. -- 1983. -- Т. 269, № 3. -- С. 528--531.
8. Каморников, С.Ф. О некоторых свойствах формаций квазинильпотентных групп / С.Ф. Каморников // Матем. заметки. -- 1993. -- Т. 53, № 2. -- С. 71--77.
9. Каморников, С.Ф. О двух проблемах Л.А. Шеметкова / С.Ф. Каморников // Сибир. мат. журнал. -- 1994. -- Т. 35, № 4. -- С. 801--812.
10. Коуровская тетрадь (нерешенные вопросы теории групп) // Институт математики СО АН СССР. -- Новосибирск, 1992. -- 172 с.
11. Коуровская тетрадь (нерешенные вопросы теории групп) // Институт математики СО РАН. -- Новосибирск, 1999. -- 146 с.
12. Легчекова, Е.В. Конечные группы с заданными слабо квазинормальными подгруппами / Е.В. Легчекова, А.Н. Скиба, О.В. Титов // Доклады НАН Беларуси. -- 2007. -- Т. 51, № 1. -- С. 27--33.
13. Монахов, В.С. Произведение конечных групп, близких к нильпотентным / В.С. Монахов // Конечные группы. -- 1975. -- С. 70--100.
14. Монахов, В.С. О произведении двух разрешимых групп с максимальным пересечением факторов / В.С. Монахов // Вопросы алгебры: межведомств. сб. / Мин-во высш. и ср. спец. обр. БССР, Гомельский гос. ун-т; редкол.: Л.А. Шеметков [и др.]. -- Минск: Университетское, 1985. -- Вып. 1. -- С. 54--57.
15. Мокеева,
С.А. Конечные
группы с перестановочными
-субнормальными
(
-достижимыми)
подгруппами
/ С.А. Мокеева.
-- Гомель, 2003. -- 25 с.
-- (Препринт /
Гомельский
гос. ун-т им. Ф.
Скорины; № 56).
16. Прокопенко,
А.И. О конечных
группах с
-достижимыми
силовскими
подгруппами
/ А.И. Прокопенко
// Известия
Гомельского
гос. ун-та им.
Ф. Скорины. -- 2004.
-- № 6 (27). -- С. 101--103.
17. Семенчук,
В.Н. О минимальных
не
-группах
/ В.Н. Семенчук
// ДАН БССР. -- 1978. -- №
7. -- С. 596--599.
18. Семенчук, В.Н. Конечные группы с заданными свойствами подгрупп / В.Н. Семенчук // ДАН БССР. -- 1979. -- № 1. -- С. 11--15.
19. Семенчук,
В.Н. Минимальные
не
-группы
/ В.Н. Семенчук
// Алгебра и логика.
-- 1979. -- Т. 18, № 3. -- С. 348--382.
20. Семенчук,
В.Н. Конечные
группы с системой
минимальных
не
-подгрупп
/ В.Н. Семенчук
// Подгрупповое
строение конечных
групп: Тр. / Ин-т
математики
АН БССР. -- Минск:
Наука и техника,
1981. -- С. 138--149.
21. Семенчук,
В.Н. Минимальные
не
-группы
/ В.Н. Семенчук
// Исследование
нормального
и подгруппового
строения конечных
групп: Тр. / Ин-т
математики
АН БССР. -- Минск:
Наука и техника,
1984. -- С. 170--175.
22. Семенчук,
В.Н. Характеризация
локальных
формаций
по заданным
свойствам
минимальных
не
-групп
/ В.Н. Семенчук,
А.Ф. Васильев
// Исследование
нормального
и подгруппового
строения конечных
групп: Тр. / Ин-т
математики
АН БССР. -- Минск:
Наука и техника,
1984. -- С. 175--181.
23. Семенчук,
В.Н. Описание
разрешимых
минимальных
не
-групп
для произвольной
тотально локальной
формации / В.Н.
Семенчук // Матем.
заметки. -- 1988. -- Т.
43, № 4. -- С. 251--260.
24. Семенчук,
В.Н. О разрешимых
минимальных
не
-группах
/ В.Н. Семенчук
// Вопросы алгебры.
-- Минск: Университетское,
1987. -- Вып. 3. -- С. 16--21.
25. Семенчук,
В.Н. Роль минимальных
не
-групп
в теории формаций
/ В.Н. Семенчук
// Матем. заметки.
-- 1991. -- Т. 98, № 1. -- С. 110--115.
26. Семенчук,
В.Н. Конечные
группы с
-абнормальными
или
-субнормальными
подгруппами
/ В.Н. Семенчук
// Матем. заметки.
-- 1994. -- Т. 56, № 6. -- С. 111--115.
27. Семенчук, В.Н. Разрешимые тотально локальные формации / В.Н. Семенчук // Сибир. мат. журн. -- 1995. -- Т. 36, № 4. -- С. 861--872.
28. Семенчук,
В.Н. Разрешимые
-радикальные
формации / В.Н.
Семенчук // Матем.
заметки. -- 1996. -- Т.
59, № 2. -- С. 261--266.
29. Семенчук, В.Н. Об одной проблеме в теории формаций / В.Н. Семенчук // Весцi АН Беларусi. -- 1996. -- № 3. -- С. 25--29.
30. Семенчук, В.Н. О разрешимых тотально локальных формациях / В.Н. Семенчук // Вопросы алгебры. -- 1997. -- № 11. -- С. 109--115.
31. Семенчук,
В.Н., Поляков
Л.Я. Характеризация
минимальных
не
-групп
/ В.Н. Семенчук
// Известия высших
учебных заведений.
-- 1998. -- № 4 (431). -- С. 1--4.
32. Семенчук, В.Н. Классификация локальных наследственных формаций критические группы которых бипримарны / В.Н. Семенчук // Известия Гомельского гос. ун-та им. Ф. Скорины. -- 1999. -- № 1 (15). -- С. 153--162.
33. Семенчук, В.Н. Сверхрадикальные формации / В.Н. Семенчук, Л.А. Шеметков // Доклады НАН Беларуси. -- 2000. -- Т. 44, № 5. -- С. 24--26.
34. Семенчук,
В.Н. Конечные
группы, факторизуемые
-достижимыми
подгруппами
/ В.Н. Семенчук,
С.А. Мокеева //
Известия Гомельского
гос. ун-та им.
Ф. Скорины. -- 2002.
-- № 5 (14). -- С. 47--49.
35. Скиба, А.Н. Об одном классе локальных формаций конечных групп / А.Н. Скиба // ДАН БССР. -- 1990. -- Т. 34, № 11. -- С. 382--385.
36. Скиба, А.Н. Алгебра формаций / А.Н. Скиба. -- Минск: Беларуская навука, 1997. -- 240 с.
37. Старостин, А.И. О минимальных группах, не обладающих данным свойством / А.И. Старостин // Матем. заметки. -- 1968. -- Т. 3, № 1. -- С. 33--37.
38. Тютянов,
В.Н. Факторизации
-нильпотентными
сомножителями
/ В.Н. Тютянов
// Матем. сб. -- 1996. --
Т. 187, № 9. -- С. 97--102.
39. Чунихин, С.А. О специальных группах / С.А. Чунихин // Матем. сб. -- 1929. -- Т. 36, № 2. -- С. 135--137.
40. Чунихин, С.А. О специальных группах / С.А. Чунихин // Матем. сб. -- 1933. -- Т. 40, № 1. -- С. 39--41.
41. Чунихин, С.А. О группах с наперед заданными подгруппами / С.А. Чунихин // Матем. сб. -- 1938. -- Т. 4 (46), № 3. -- С. 521--530.
42. Чунихин, С.А. О существовании подгрупп у конечной группы / С.А. Чунихин // Труды семинара по теории групп. -- ГОНТИ, М.--Л. -- 1938. -- С. 106--125.
43. Чунихин, С.А. Подгруппы конечных групп / С.А. Чунихин. -- Минск: Наука и техника, 1964. -- 158 с.
44. Шеметков, Л.А. Формации конечных групп / Л.А. Шеметков. -- М.: Наука, 1978. -- 272 с.
45. Шеметков, Л.А. Экраны произведения формаций / Л.А. Шеметков // ДАН БССР. -- 1981. -- Т. 25, № 8. -- С. 677--680.
46. Шеметков, Л.А. О произведении формаций / Л.А. Шеметков // ДАН БССР. -- 1984. -- Т. 28, № 2. -- С. 101--103.
47. Шеметков, Л.А. Формации алгебраических систем / Л.А. Шеметков, А.Н. Скиба. -- М.: Наука, 1989. -- 256 с.
48. Шмидт, О.Ю. Группы, все подгруппы которых специальные / О.Ю. Шмидт // Матем. сб. -- 1924. -- Т. 31, № 3. -- С. 366--372.
49.
Ballester-Bolinches, A. On the lattice of
-subnormal
subgroups / A. Ballester-Bolinches, К. Doerk, M.D. Perez-Ramos
// J. Algebra. -- 1992. -- Vol. 148, № 2. -- P. 42--52.
50.
Ballester-Bolinches, A. On
-critical
groups / A. Ballester-Bolinches, M.D. Perez-Ramos // J. Algebra. --
1995. -- Vol. 174. -- P. 948--958.
51. Ballester-Bolinches, A. Two questions of L.A. Shemetkov on critical groups / A. Ballester-Bolinches, M.D. Perez-Ramos // J. Algebra. -- 1996. -- Vol. 179. -- P. 905--917.
52. Ballester-Bolinches, A. Classes of Finite Groups / A. Ballester-Bolinches, L.M. Ezquerro. -- Springer, 2006. -- 385 p.
53. Bryce, R.A. Fitting formations of finite soluble groups / R.A. Bryce, J. Cossey // Math. Z. -- 1972. -- Bd. 127, № 3. -- S. 217--233.
54. Carter, R.O. The
-normalizers
of a finite soluble group / R. Carter, T. Hawkes // J. Algebra. --
1967. -- Vol. 5, № 2. -- Р. 175--202.
55. Carter, R. Extreme classes of a finite soluble groups / R. Carter, B. Fisсher, T. Hawkes // J. Algebra. -- 1968. -- Vol. 9, № 3. -- P. 285--313.
56. Doerk, K. Minimal nicht Uberauflosbare, endliche Gruppen / K. Doerk // Math. Z. -- 1966. -- Vol. 91. -- P. 198--205.
57. Doerk, K. Finite soluble groups / K. Doerk, T. Hаwkes. -- Berlin -- New York: Walter de Gruyter, 1992. -- 891 p.
58. Fisman, E. On product of two finite solvable groups / E. Fisman // J. Algebra. -- 1983. -- Vol. 80, № 2. -- P. 517--536.
59. Gaschutz, W. Zur Theorie der endlichen auflosbaren Gruppen // Math. Z. -- 1963. -- Vol. 80, № 4. -- P. 300--305.
60. Guo, W. The Theory of Classes of Groups / W. Guo. -- Dordrecht -- Boston -- London: Kluwer Academic Publishers, 2000. -- 257 p.
61. Guo, W. X-semipermutable subgroups of finite groups / W. Guo, K.P. Shum, A.N. Skiba // J. Algebra. -- 2007. -- Vol. 315. -- P. 31--41.
62. Hall, P. A note on soluble groups / P. Hall // Proc. London Math. Soc. -- 1928. -- Vol. 3. -- P. 98--105.
63. Hall, P. On the Sylow systems of a soluble group / P. Hall // Proc. London Math. Soc. -- 1937. -- Vol. 43. -- P. 316--323.
64. Hawkes, T. On Fitting formations / T. Hawkes // Math. Z. -- 1970. -- Vol. 117. -- P. 177--182.
65. Huppert, B. Normalteiler und maximal Untergruppen endlichen Gruppen / B. Huppert // Math. Z. -- 1954. -- Vol. 60. -- P. 409--434.
66. Ito, N. Note on (LN)-groups of finite order / N. Ito // Kodai Math. Seminar Report. -- 1951. -- Vol. 1--2. -- P. 1--6.
67. Kazarin, L.S. Product of two solvable subgroups / L.S. Kazarin // Comm. Algebra. -- 1986. -- Vol. 14, № 6. -- P. 1001--1066.
68. Kegel, O.H. Produkte nilpotenter Gruppen // Arch. Math. -- 1961. -- Vol. 12, № 2. -- P. 90--93.
69. Kegel, O.H. Untergruppenverbande endlicher Gruppen, die Subnormalteilerverband echt enthalten / O.H. Kegel // Arch. Math. -- 1978. -- Bd. 30, № 3. -- S. 225--228.
70. Miller, G.A. Nonabelian groups in which every subgroup is abelian / G.A. Miller, H.C. Moreno // Trans. Amer. Math. Soc. -- 1903. -- Vol. 4. -- P. 398--404.
71. Semenchuk, V.N.
Finite groups with permutable
-subnormal
and
-accessible
subgroups / V.N. Semenchuk, S.A. Mokeeva // 4th International
Algebraic Conference in Ukraine. Abstracts, August 4--9. -- 2003. --
P. 153--154.
72. Thompson, J.G. Nonsolvable finite groups all of whose local subgroups are solvable / J.G. Thompson // Bull. Amer. Math. Soc. -- 1968. -- Vol. 74. -- P. 383--437.
73. Wielandt, H. Eine Verallgemeinerung der invarianten Untergruppen // H. Wielandt // Math. Z. -- 1939. -- Bd. 45. -- S. 209--244.
74. Wielandt, H. Uber den Normalisator der subnormalen Untergruppen // H. Wielandt // Math. Z. -- 1958. -- Bd. 69, № 8. -- S. 463--465.
75. Wielandt, H. Uber das Produkt von nilpotenten Gruppen / H. Wielandt // Illinois Journ. -- 1958. -- Vol. 2, № 4B. -- P. 611--618.