Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины»
Математический факультет
Кафедра алгебры и геометрии
Допущена к защите
Зав. кафедрой Шеметков Л.А.
« » 2007 г.
Об одной проблеме теории
Формации конечных групп
Курсовая работа
Исполнитель:
студент группы М-51 А.И. Рябченко
Научный руководитель:
к.ф.- м.н., старший преподаватель В.Г. Сафонов
Гомель 2007
Оглавление
Введение
Вспомогательные факты
Основные результаты
Заключение
ЛИТЕРАТУРА
Введение
Все рассматриваемые в работе группы предполагаются конечными. Кроме общепринятой терминологии [1–3], нам потребуются некоторые определения и обозначения работы [4].
Пусть
– некоторое
непустое подмножество
множества всех
простых чисел;
– дополнение
к
во множестве
всех простых
чисел. Формация
называется
-насыщенной,
если ей принадлежит
всякая группа
,
удовлетворяющая
условию
,
где
.
Всякая формация
считается
0-кратно
-насыщенной.
При
формация
называется
-кратно
-насыщенной
[4], если
,
где все непустые
значения
-локального
спутника
являются
-кратно
-насыщенными
формациями.
Для любых
двух
-кратно
-насыщенных
формаций
и
полагают
,
а
,
где
– пересечение
всех
-кратно
-насыщенных
формаций, содержащих
.
Через
обозначают
решетку
-кратно
-насыщенных
формаций, заключенных
между
и
.
Длину решетки
обозначают
и называют
-дефектом
формации
.
-Кратно
-насыщенную
формацию
называют
-приводимой,
если она может
быть представлена
в виде решеточного
объединения
некоторых своих
собственных
-кратно
-насыщенных
подформаций
в решетке
.
В противном
случае формацию
называют
-неприводимой.
Группа
называют критической,
если
– группа минимального
порядка из
для некоторых
формаций
и
.
Критическая
группа
называется
-базисной,
если у формации,
ею порожденной,
имеется лишь
единственная
максимальная
подформация
,
причем
.
В работе [4]
А.Н. Скибой и
Л.А. Шеметковым
была поставлена
задача описания
-кратно
-насыщенных
формаций
-дефекта
(вопрос 5, [4]). Полученные
нами теоремы
1–3 завершают
описание
-кратно
-насыщенных
формаций такого
типа. В частности,
теорема 1 и теорема
2 позволяют
классифицировать
-приводимые
-кратно
-насыщенные
формации, имеющие
-дефект
,
а в теореме 3
получено описание
конечных групп,
порождающих
-неприводимые
формации
-дефекта
2 (
).
Отметим, что
при
решение данной
задачи получено
в работе [5].
Вспомогательные факты
Следствием теоремы 3.4.3 работы [6] является
Лемма 1. Пусть
–
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
формация. Тогда
в
имеется по
крайней мере
одна минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация.
Доказательство следующей леммы аналогично доказательству леммы 20.4 [2].
Лемма 2. Пусть
,
и
–
-кратно
-насыщенные
формации, причем
.
Тогда если
и
соответственно
-дефекты
формаций
и
и
,
то
.
Лемма 3 [4]. Для
всех
решетка
модулярна.
Аналогично лемме 14 [7] доказывается
Лемма 4. Пусть
,
где
– некоторая
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
формации
,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
формации
.
Тогда в формации
не существует
минимальных
-кратно
-насыщенных
ненильпотентных
формаций, отличных
от
.
Лемма 5. Пусть
,
и
–
-насыщенная
формации и
.
Тогда
.
Доказательство аналогично лемме 20.3 [2].
Лемма 6 [8]. При
всякая
-кратно
насыщенная
формация, имеющая
-дефект
2, приводима.
Лемма 7 [4].
Пусть
–
-кратно
-насыщенная
формация
.
Тогда спутник
является
-значным.
Лемма 8 [9].
Пусть
– такая полная
решетка формаций,
что
.
Пусть
–
-локальная
формация с
каноническим
-локальным
спутником
,
–
-локальная
формация с
минимальным
-локальным
-значным
спутником
.
Тогда в том и
только в том
случае
–
-критическая
формация, когда
,
где
– такая монолитическая
группа с монолитом
,
что либо
,
и
–
-критическая
формация для
всех
,
либо
и
–
-критическая
формация.
Лемма 9 [4]. Пусть
,
где
,
и пусть
– минимальный
-значный
спутник формации
.
Тогда справедливы
следующие
утверждения:
1)
;
2)
для всех
;
3)
,
спутник
является
-значным
и
– некоторый
фиксированный
элемент из
,
то
,
где
для всех
,
и, кроме того,
;
4)
,
где
и
для всех
.
Лемма 10 [4]. Пусть
такой внутренний
-кратно
-локальный
спутник формации
,
что
,
.
Тогда
,
где
.
Лемма 11 [10].
Тогда и только
тогда
является минимальной
-кратно
-насыщенной
ненильпотентной
формацией,
когда
,
где
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что либо
,
либо
и выполняется
одно из следующих
условий:
1)
– группа Шмидта
с
,
где
– абелева
-группа,
и
– простое число;
2)
– неабелева
-группа,
,
где
,
причем, если
,
то
и
– простая неабелева
группа.
Лемма 12 [6].
Пусть
– монолитическая
группа с неабелевым
монолитом
.
Тогда если
простое число
делит порядок
группы
,
то
.
Лемма 13 [1, с.
26]. Пусть
– произвольная
непустая формация
и пусть у каждой
группы
-корадикал
не имеет фраттиниевых
-главных
факторов. Тогда
если
– монолитическая
группа из
,
то
.
Лемма 14 [2,
с.168]. Пусть
и
– формации,
причем
– локальна и
– группа минимального
порядка из
.
Тогда
монолитична,
ее монолит
совпадает с
и если
–
-группа,
то
.
Лемма 15 [2,
с.171]. Если в группе
имеется лишь
одна минимальная
нормальная
подгруппа и
(
– некоторое
простое число),
то существует
точный неприводимый
-модуль,
где
– поле из
элементов.
Лемма 16 [4].
Пусть
–
-насыщенная
формация и
– ее
-локальный
спутник. Если
,
то
.
Лемма 17 [4].
Пусть
и
– минимальные
-локальные
-значные
спутники формаций
и
соответственно.
Тогда
в том и только
в том случае,
когда
.
Лемма 18 [10].
Пусть
(
),
где
– такая монолитическая
группа с неабелевым
монолитом
,
что
и
.
Тогда
имеет единственную
максимальную
-кратно
-насыщенную
подформацию
,
причем
.
Основные результаты
Теорема 1.
Пусть
–
-кратно
-насыщенная
формация. Тогда
в том и только
в том случае
-дефект
формации
равен 1, когда
,
где
–
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
формации
,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
формации
,
при этом: 1) всякая
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
из
входит в
;
2) всякая
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
из
имеет вид
Доказательство.Необходимость.
Пусть
-дефект
формации
равен 1. Так как
не является
нильпотентной
формацией, то
по лемме 1 в
входит некоторая
минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
.
По условию
– максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
в
.
Значит,
.
Достаточность.
Пусть
,
где
–
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
формации
,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
.
Понятно, что
.
Пусть
-дефекты
-кратно
-насыщенных
формаций
,
и
равны соответственно
,
и
.
Поскольку
–
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
формации
,
то
.
Так как
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
формация, то
ее
-дефект
равен 1. В силу
леммы 2 имеет
место неравенство
.
Если
,
то
– нильпотентная
формация, что
противоречит
условию
.
Таким образом,
-дефект
формации
равен 1.
Докажем теперь
справедливость
утверждения
1) второй части
теоремы. Так
как
– максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
в
,
то, в силу леммы
3, имеет место
решеточный
изоморфизм
Следовательно,
– максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
в
.
Тогда, поскольку
,
то всякая
-кратно
-насыщенная
нильпотентная
подформация
из
входит в
.
Докажем
утверждение
2). Используя
лемму 4, получаем,
что в формации
нет минимальных
-кратно
-насыщенных
ненильпотентных
подформаций,
отличных от
.
Пусть теперь
– произвольная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
из
.
Тогда в силу
уже доказанного
и леммы 4 получаем,
что
.
Следовательно,
применяя лемму
3, получаем
.
Теорема доказана.
Теорема 2.
Пусть
–
-приводимая
формация,
.
Тогда и только
тогда
-дефект
формации
равен 2, когда
удовлетворяет
одному из следующих
условий: 1)
,
где
,
и
– различные
минимальные
-кратно
-насыщенные
ненильпотентные
формации; 2)
,
где
,
–
-неприводимая
формация
-дефекта
2,
,
причем если
,
то
.
Доказательство.
Заметим, что
при
,
справедливость
утверждения
теоремы вытекает
из теоремы 1.1
[5], а также теоремы
1 работы [11]. Поэтому
мы можем считать,
что
.
Необходимость.
Пусть
-дефект
формации
равен 2,
– такая максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
,
что
-дефект
формации
равен 1. По теореме
1 получаем
,
где
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
формация, а
.
Если в формации
имеется еще
одна минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
,
отличная от
,
то, в силу леммы
4,
.
Значит,
и выполнено условие 1).
Пусть
теперь в формации
нет отличных
от
минимальных
-кратно
-насыщенных
ненильпотентных
подформаций.
Поскольку
–
-приводимая
формация, то
в
найдется такая
группа
,
что
.
Понятно, что
.
Ввиду леммы
5
-дефект
формации
меньше или
равен 2. Поскольку
и
-дефект
формации
равен 1, то
-дефект
формации
не равен 0. Допустим,
что
-дефект
формации
равен 1. Тогда
по теореме 1 и
предположению
о единственности
получаем, что
,
где
.
Значит,
где
.
Но тогда в силу
леммы 2
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Поэтому
-дефект
формации
равен 2. Тогда
,
так как иначе
,
что противоречит
максимальности
формации
в формации
.
Таким образом,
Предположим,
что
–
-неприводимая
формация. Заметим,
что если
и
–
-насыщенная
формация, то
является насыщенной
формацией.
Действительно,
из
-насыщенности
формации
получаем, что
для любой группы
из условия
следует, что
.
Но
.
Значит,
.
Тогда получаем,
что из условия
следует, что
.
Таким образом,
является насыщенной
формацией.
Ввиду леммы
6 всякая
-кратно
насыщенная
формация, имеющая
нильпотентный
дефект 2, приводима.
В этом случае
– приводимая
-кратно
насыщенная
формация.
Противоречие.
Поэтому
.
Тогда получаем,
что формация
удовлетворяет
условию 2).
Пусть
теперь
–
-приводимая
формация.
Воспользуемся
индукцией по
числу разрешимых
-кратно
-насыщенных
подформаций
однопорожденной
формации
.
Обозначим
через
максимальную
-кратно
-насыщенную
подформацию
формации
,
имеющую
-дефект,
равный 1. Так
как
–
-приводимая
формация, то
в
существует
такая группа
,
что
.
Ввиду максимальности
формации
в формации
справедливо
.
По теореме 1 и
предположению
единственности
получаем, что
,
где
– некоторая
нильпотентная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
.
Тогда
.
Заметим, что
повторяя приведенные
выше рассуждения
для
,
получаем, что
либо формация
(где
)
удовлетворяет
условию 2), и
необходимость
доказана, либо
формация
является
-приводимой
формацией
-дефекта
2. Понятно, что
,
так как иначе
,
что противоречит
максимальности
формации
в
.
Поскольку
– собственная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
,
то число разрешимых
подформаций
формации
меньше чем у
.
Ввиду замечания
3 [4] в однопорожденной
формации
имеется лишь
конечное множество
разрешимых
-кратно
-насыщенных
подформаций.
Поэтому, повторяя
описанные выше
действия, через
конечное число
шагов мы придем
к ситуации,
когда либо
формация
(где
)
удовлетворяет
условию 2) и
необходимость
доказана, либо
,
где
–
-приводимая
формация
-дефекта
2,
– наименьшая
неединичная
разрешимая
подформация
формации
,
такая что
.
Обозначим
через
максимальную
-кратно
-насыщенную
подформацию
формации
,
имеющую нильпотентный
-дефект,
равный 1. Так
как
–
-приводимая
формация, то
в
существует
такая группа
,
что
.
Ввиду максимальности
формации
в формации
справедливо
.
По теореме 1 и
предположению
единственности
получаем, что
,
где
– некоторая
нильпотентная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
.
Тогда
Но
по предположению
индукции.
Следовательно,
формация
не может быть
-приводимой
формацией.
Значит,
,
где
,
–
-неприводимая
формация
-дефекта
2. Необходимость
доказана.
Достаточность.
Пусть
,
где
,
и
– различные
минимальные
-кратно
-насыщенные
ненильпотентные
формации. Пусть
,
,
и
-дефекты
формаций
,
,
и
соответственно.
Тогда по лемме
2
-дефект
формации
не
превосходит
.
С другой стороны
по лемме 5
-дефект
формации
больше
либо равен
.
Таким образом,
-дефект
формации
равен 2.
Аналогично
рассматривается
случай, когда
,
где
,
–
-неприводимая
формация
-дефекта
2. Теорема доказана.
Теорема 3.
Пусть
–
-кратно
-насыщенная
формация
.
Тогда и только
тогда формации
–
-неприводимая
формация
-дефекта
2, когда
,
где
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что выполняется
одно из следующих
условий:
1)
,
где
–
-группа,
,
а
– группа, удовлетворяющая
одному из следующих
условий:
1.1) циклическая
примарная
группа порядка
;
1.2) неабелева
группа порядка
простой нечетной
экспоненты
;
1.3) монолитическая
группа с цоколем
и
–
-группа;
2)
– неабелева
группа,
,
а группа
удовлетворяет
одному из следующих
условий:
2.1)
-группа,
где
;
2.2) элементарная
абелева
-группа,
;
2.3) подпрямое
произведение
групп изоморфных
,
где
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что
– неабелева
группа,
;
3)
–
-группа,
формация
имеет
-дефект
1,
–
-базисная
группа, где
,
,
а
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что выполнено
одно из следующих
условий:
3.1)
– группа Шмидта
с
,
где
– абелева
-группа,
и
– простое число,
;
3.2)
– неабелева
группа, причем
;
3.3)
–
-группа.
Доказательство.
Необходимость.
Пусть
–
-неприводимая
формация
-дефекта
2,
– максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
с каноническим
спутником
.
Заметим, что
ввиду леммы
7 спутник
является
-кратно
-локальным.
Тогда
является минимальной
-кратно
-насыщенной
не
-формацией.
Пусть
и
– минимальные
-кратно
-локальные
спутники формаций
и
соответственно.
В силу замечания
2 [4] имеем
,
для всех
.
Применяя
лемму 8, получим,
что
,
где
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что либо
(,
и
–
-критическая
формация для
всех
,
либо
и
–
-критическая
формация. По
теореме 1
,
где
– минимальная
-кратно
-насыщенная
ненильпотентная
подформация
формации
,
.
Предположим,
что
.
Тогда найдется
простое число
.
Пусть
– группа порядка
.
Тогда
.
Так как
– максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
и
,
то
.
Но формация
является
-неприводимой
по условию
теоремы. Противоречие.
Следовательно,
.
Пусть
и
– минимальные
-кратно
-локальные
спутники формаций
и
соответственно.
По лемме 9 формации
и
имеют такие
внутренние
-кратно
-локальные
спутники
и
,
принимающие
соответственно
значения
,
при
,
,
при
,
,
при
,
и
,
при
,
,
при
,
,
при
.
Ввиду леммы
10 справедливо
равенство
.
В силу леммы
11
,
где
– такая монолитическая
группа с цоколем
,
что либо
,
либо
и выполняется
одно из следующих
условий:
(1)
–группа Шмидта
с
,
где
– абелева
-группа,
и
– простое число;
(2)
– неабелева
-группа
,
где
.
Заметим, что
если
,
то любая
-насыщенная
подформация
из
является насыщенной.
Следовательно,
любая
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
является
-кратно
насыщенной.
По лемме 6 при
всякая
-кратно
насыщенная
формация с
-дефектом
2 приводима.
Поэтому при
формация
не может быть
-неприводимой
формацией, что
противоречит
условию. Таким
образом,
.
Допустим,
что
– неабелев
цоколь группы
.
Пусть
и
.
Тогда по лемме
12 имеем
.
Значит,
Пусть для
формации
выполнено
условие (1). Предположим,
что
.
Так как
,
то имеем
.
Тогда
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Значит,
,
и
-дефект
формации
равен 1 по лемме 11.
Противоречие.
Поэтому
.
Используя лемму
9, имеем
.
Следовательно,
.
Покажем, что
.
Действительно,
если
,
то найдется
такое
,
что
.
Поскольку
,
то
.
Тогда
.
Так как
делит порядок
,
то по лемме 12
имеем
.
Тогда
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Поскольку
и
,
то
.
Так как при
этом
и
,
то
.
Но
.
Противоречие.
Поэтому
.
По лемме 9
имеем
Следовательно,
и
является минимальной
-кратно
-насыщенной
не
-формацией.
Ясно также,
что
,
поскольку в
противном
случае
-дефект
формации
равен 1 в силу
леммы 11.
Если
,
то
.
Значит,
является минимальной
-кратно
-насыщенной
не
-формацией.
Поэтому
.
Значит,
,
и формация
удовлетворяет
условию 2.1) теоремы.
Если
,
то
.
Тогда
.
Так как
,
то
,
т.е.
является элементарной
абелевой
-группой,
и формация
удовлетворяет
условию 2.2) теоремы.
Пусть для
формации
выполнено
условие (2). Покажем,
что
.
Предположим,
что существует
.
Тогда
.
Значит,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Последнее
невозможно,
так как
.
Поэтому
.
Но
.
Следовательно,
.
Ввиду леммы
12,
.
Так как
,
то
– минимальная
не
-формация.
Значит,
.
Но, как нетрудно
показать,
.
Если
,
то по лемме 11
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Следовательно,
и
.
Но тогда
Так как при
этом группа
является
монолитической
группой с неабелевым
цоколем
,
то применяя
лемму 13 получим,
что
– подпрямое
произведение
групп изоморфных
группе
.
Таким образом,
группа
удовлетворяет
условию 2.3) теоремы.
Пусть теперь
– такая формация,
что
– монолитическая
группа с цоколем
,
.
Так как
,
то
.
Но тогда
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Значит,
и по лемме 11
получаем, что
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Таким образом,
данный случай
невозможен.
Пусть
– абелева
-группа,
.
Тогда по лемме
14 имеем
.
Пусть формация
удовлетворяет
условию (1).
Предположим,
что
.
Тогда
.
Значит,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Пусть
– группа минимального
порядка из
.
Тогда
является
монолитической
группой с цоколем
.
Ясно, что
и
.
Применяя лемму
15, получаем, что
существует
точный неприводимый
-модуль
.
Обозначим через
.
Ввиду леммы
16 группа
.
Так как
,
то
.
Поскольку
и формация
разрешима, то
– абелева
-группа
для некоторого
простого числа
.
Но
.
Если
,
то группа
нильпотентна.
Поскольку
,
то
– группа простого
порядка
.
Но тогда по
лемме 11 получаем,
что
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Поэтому
.
Так как при
этом
,
то
,
что невозможно.
Поэтому
.
Но тогда
и
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Рассмотрим
группу
.
Тогда
является
монолитической
группой с цоколем
.
Поскольку
и формация
разрешима, то
– абелева
-группа
для некоторого
простого числа
.
Ясно, что
.
Применяя лемму
15, получаем, что
существует
точный неприводимый
-модуль
.
Обозначим через
.
Ввиду леммы
16 группа
.
Так как
,
то
.
Но
.
Значит,
.
Но
– монолитическая
группа. Значит,
–
-группа.
Если
,
то
,
что невозможно.
Значит,
.
Если
,
то по лемме 11
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Следовательно,
.
Поскольку
,
то
.
Таким образом,
и
.
Тогда
– минимальная
не
-формация.
Поскольку
группа
нильпотентна,
то любая собственная
подгруппа из
принадлежит
.
Таким образом,
– минимальная
не
-группа.
Так как при
этом
–
-группа,
то
либо циклическая
примарная
группа порядка
,
либо неабелева
группа порядка
простой нечетной
экспоненты
.
Но тогда группа
удовлетворяет
условию 1.1) или
1.2) теоремы.
Пусть для
формации
выполнено
условие (2). Допустим,
что
.
Тогда
.
Значит,
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Поскольку
,
то
.
Так как при
этом
,
то
.
Если
,
то
,
что невозможно.
Значит,
.
Но
.
Следовательно,
.
Противоречие.
Таким образом,
.
Тогда
и
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Выберем в
группу
минимального
порядка. Тогда
– монолитическая
группа с цоколем
и
.
Применяя лемму
15, получаем, что
существует
точный неприводимый
-модуль
.
Обозначим через
.
Ввиду леммы
16 группа
.
Так как
,
то
.
Предположим,
что
– неабелев
цоколь группы
.
Ввиду того, что
и
то
.
Следовательно,
по лемме 13 имеем
.
Поскольку
и
,
то группа
изоморфна
группе
.
Но тогда
.
Однако
.
Поэтому
и
-дефект
формации
равен 1. Противоречие.
Следовательно,
– абелева
-группа,
для некоторого
простого числа
.
Допустим, что
.
Пусть
– группа порядка
.
Тогда
.
Пусть
– точный неприводимый
-модуль
и
.
Применяя лемму
16, получим
.
Ввиду леммы
11 формация
имеет
-дефект
1. Поскольку
и
,
то мы получаем
противоречие
с леммой 5. Значит,
.
Поскольку
и
то
.
Следовательно,
по лемме 13 имеем
Так как
и
,
то группа
изоморфна
группе
.
Но
– неабелева
-группа.
Противоречие.
Следовательно,
данный случай
невозможен.
Пусть формация
такая, что
.
Так как
,
то
.
Но тогда
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Пусть
– группа минимального
порядка из
.
Тогда
является
монолитической
группой с цоколем
.
Понятно, что
и
.
Применяя лемму
15 получаем, что
существует
точный неприводимый
-модуль
.
Обозначим через
.
Ввиду леммы
16 группа
.
Так как
,
то
.
Пусть
– абелева
-группа
для некоторого
простого числа
.
Если
,
то
.
Противоречие.
Значит,
.
Кроме того,
понятно, что
.
Так как в противном
случае
и по лемме 11
формация
имеет
-дефект
1, что невозможно.
Поскольку
и
,
то
.
Тогда по лемме
13 получим, что
.
Так как
и
,
то группа
изоморфна
группе
.
Пусть
– неабелев
цоколь группы
.
Тогда так как
и
,
то
.
Применяя теперь
лемму 13, заключаем,
что
.
Так как
и
получаем, ввиду
монолитичности
,
что группы
и
изоморфны.
Кроме того,
заметим, что
.
Поскольку иначе
найдется группа
простого порядка
,
такая, что
.
Пусть
– точный неприводимый
-модуль
и
.
Применяя лемму
16, получим
.
Ввиду леммы
11 формация
имеет
-дефект
1. Поскольку
и
,
то мы получаем
противоречие
с леммой 5. Значит,
.
Таким образом,
группа
удовлетворяет
условию 1.3) теоремы.
Пусть теперь
–
-группа
и пусть формация
удовлетворяет
условию (1) или
(2). Тогда
или, соответственно,
.
Если
,
то
или
.
Но
–
-группа.
Значит,
.
Противоречие.
Поэтому
.
Но тогда
– единственная
максимальная
подформация
и
–
-базисная
группа. Если
,
то по лемме 11
формация
имеет
-дефект
1. Противоречие.
Значит,
.
Так как при
этом,
,
то
-дефект
формации
равен 1. Значит,
удовлетворяет
условию 3.1) или
3.2) теоремы.
Пусть теперь
для формации
выполняется
условие
.
Тогда по лемме
8
– минимальная
-кратно
-насыщенная
не
-формация.
Снова применяя
лемму 8, получим,
что
–
-критическая
формация, …,
– минимальная
не
-формация
и
–
-базисная
группа. Если
,
то по лемме 11
формация
имеет
-дефект
1. Противоречие.
Значит,
.
Так как при
этом,
,
то
-дефект
формации
равен 1. Таким
образом, группа
удовлетворяет
условию 3.3) теоремы.
Достаточность.
Пусть для формации
выполнено
условие 1) теоремы
и
– циклическая
примарная
группа порядка
,
.
Пусть
– минимальный
-кратно
-локальный
спутник формации
.
По лемме 14 имеем
.
Так как
,
то
.
Заметим, что
является единственной
максимальной
подформацией
формации
,
где
– группа порядка
.
Построим
-кратно
-локальный
спутник
,
принимающий
следующие
значения
,
при
,
,
при
.
Рассмотрим
-кратно
-насыщенную
формацию
.
Пусть
– минимальный
-кратно
-локальный
спутник формации
.
Тогда так как
,
то, ввиду леммы
17,
.
Пусть
– произвольная
собственная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
.
И пусть
– минимальный
-кратно
-локальный
спутник формации
.
Если
,
то так как
,
получаем
.
Следовательно,
.
Противоречие.
Значит,
.
Тогда, так как
– единственная
максимальная
подформация
,
то
и
для
,
т.е.
.
По лемме 17 получаем,
что
.
Таким образом,
– единственная
максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
,
т.е.
является
-неприводимой
формацией.
Поскольку
,
то ввиду леммы
15 существует
точный неприводимый
-модуль
,
где
– поле из
элементов.
Пусть
.
Тогда, так как
,
то, ввиду леммы
16,
.
Если предположить,
что
,
то по лемме 17
получаем
,
где
– минимальный
-кратно
-насыщенный
спутник формации
.
Но тогда
.
Противоречие.
Значит,
,
т.е. формация
порождается
группой Шмидта
и имеет нильпотентный
-дефект
1. Но тогда
-дефект
формации
равен 2.
Случаи, когда
– неабелева
группа порядка
простой нечетной
экспоненты
,
и
– монолитическая
группа с цоколем
,
где
–
-группа,
рассматриваются
аналогично.
Пусть для
формации
выполнено
условие 2) теоремы.
Построим
-значный
-локальный
спутник
,
принимающий
следующие
значения:
,
при
,
,
при
.
Ясно, что
.
Рассмотрим
-кратно
-насыщенную
формацию
,
порожденную
спутником
.
Пусть
– минимальный
-кратно
-локальный
спутник формации
.
Тогда так как
,
то, ввиду леммы
17,
.
Пусть
– произвольная
собственная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
,
– ее минимальный
-значный
-локальный
спутник. Тогда
для любого
.
Кроме того, как
нетрудно показать,
имеет место
включение
Поэтому
.
Таким образом,
– единственная
максимальная
-кратно
-насыщенная
подформация
формации
,
т.е.
является
-неприводимой
формацией.
В силу леммы
11
-дефект
-кратно
-насыщенной
формации
равен 1. Но тогда
-дефект
-неприводимой
формации
равен 2.
Пусть для
формации
выполнено
условие 3). Построим
-локальный
спутник
– такой, что
и
для любого
.
Так как группа
является
-базисной,
то всякая подформация
из
содержится
в
.
Следовательно,
формация
по лемме 8 является
-критической.
Пусть теперь
– такой
-значный
-локальный
спутник, что
и
для любого
.
Снова применяя
лемму 8, получаем,
что формация
является
-критической
и т.д. Построим
-значный
-локальный
спутник
такой, что
и
для любого
.
Опять применяя
лемму 8, получим,
что формация
является
-критической.
Заметим также,
что ввиду леммы
11
-дефект
-кратно
-насыщенной
формации
равен 1. Следовательно,
-дефект
-неприводимой
формации
равен 2. Теорема
доказана.
Заключение
Дано решение
проблемы описания
-кратно
-насыщенных
формаций
-дефекта 2,
поставленной
А.Н. Скибой и
Л.А. Шеметковым
в работе «Кратно
-локальные
формации и
классы Фиттинга
конечных групп»
(Матем. Труды.
– 1999. – Т.2, №2. – С. 114-147,
проблема 5). В
частности,
установлено
внутреннее
решеточное
строение
-приводимых
формаций
-дефекта
2;
получено описание
конечных групп,
порождающих
-неприводимые
формации
-дефекта
2.
ЛИТЕРАТУРА
Шеметков Л.А. Формации конечных групп. – М., 1978. – 267 с.
Шеметков Л.А., Скиба А.Н. Формации алгебраических систем. – М., 1989. – 256 с.
Скиба А.Н. Алгебра формаций. – Мн.: Беларуская навука, 1997. – 240 c.
Скиба А.Н.,
Шеметков Л.А.
Кратно
-локальные
формации и
классы Фиттинга
конечных групп
// Матем. труды.
–1999. – Т.2, №2. – С. 114–147.
Частично локальные формации с заданными системами подформаций: отчет о НИР (заключительный): ГБЦМ 20-07 / УО «Гомельский государственный университет имени Ф.Скорины»; рук. В.Г.Сафонов; исполн.: В.М.Селькин, В.В.Аниськов. – Гомель, 2001. – 69 с. – Библиогр.: с. 66-69. – № ГР 2000419.
Шаблина И.П.
Модулярные
и алгебраические
решетки
-кратно
-насыщенных
формаций конечных
групп: Дис. …
канд. физ.-мат.
наук. – Гомель,
2003. – 92 с.
Рябченко
А. И О частично
насыщенных
формациях с
-дефектом
1 // Изв. НАН Беларуси.
Сер. физ.-мат.
наук. – 2008. – № 1 .–
С.28–34.
Сафонов В.Г.
О минимальных
кратно локальных
не
-формациях
конечных групп
// Вопросы алгебры.
Гомель: Изд-во
Гом-го ун-та,
1995. – Вып. 8. – С. 109–138.
Селькин В.М.,
Скиба А.Н. О
-критических
формациях //
Вопросы алгебры.
– Гомель: Изд-во
ГГУ им. Ф.Скорины,
1999. – Вып. 14. – С. 127–131.
Рябченко
А. И. О минимальных
-кратно
-насыщенных
ненильпотентных
формациях //
Вестник Полоцкого
государственного
университета.
Сер. С. – 2008. – №5. –
C. 41–46.
Рябченко А. И. К теории частично насыщенных формаций // Изв. Гом.гос.унив.им.Ф.Скорины. – 2008. – №6(51). Ч.2.– С. 153–160.
24