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Anómala finitary objetos

Creo que fue hace unos 15 años que Igor Pak me dijo que el grupo simétrico de seis elementos tiene exterior automorfismos, y me sorprendió. De alguna manera, que había escapado a mi atención. Que uno es un bicho raro: no hay otra finito grupo simétrico tiene cualquier exterior de automorfismos.

La única otra afirmación de la existencia de un determinado objeto matemático que me ha hecho sentir de manera similar al instante sorprendió fue en una charla de Nathan Williams, que terminó con una descripción de simetrías de rotación en los Jóvenes de la celosía. A diferencia del ejemplo del párrafo anterior, este no sería particularmente interesante si se tratara de un caso aislado, en lugar de una secuencia infinita de los casos.

¿Cuáles son los mejores ejemplos de "anómala" finito de objetos en matemáticas?

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Homer Puntos 198

Recuerdo un comentario en algún lugar (no recuerdo la fuente de ahora) a lo largo de las líneas que la existencia de un exterior automorphism de $S_6$ es "responsable" para muchos otros más complicado anomalías en la teoría de grupos finitos. Esto incluye los grupos de Mathieu $M_{12}$, $M_{24}$, de los cuales el último es utilizado para construir los Conway grupo $Co_1$, que se utiliza para construir el Monstruo grupo.

Para dar un ejemplo de esto, recordar el hecho de que $M_{24}$ es el grupo de simetría de una $(5,8,24)$ Steiner sistema: una colección de subconjuntos de a $X=\{1,2,\ldots,24\}$ de tamaño 8 (llamado octads) tal que cada subconjunto de $X$ de tamaño 5 se encuentra en un único octad. En este formulario, $M_{24}$ es un subgrupo de $S_{24}$.

Ahora considere la posibilidad de 2 octads $O, O'$ tal que $|O \cap O'| = 2$. (Estos existir debido a la "Sanguijuela triángulo".) Deje $G$ ser el subgrupo $M_{24}$ que corrige (setwise) tanto en$O$$O'$. Podemos demostrar que la acción de la $G$ $X$ se descompone en órbitas de tamaño 6 + 6 + 10 + 2.

Deje $X_1$ $X_2$ ser las dos órbitas de tamaño 6. Mediante la restricción de la acción de la $G$$X_i$, obtenemos homomorphisms $\phi_i : G \to \operatorname{Sym}(X_i)$. Podemos demostrar que el $\phi_i$ son isomorphisms. De este modo obtenemos un mapa de $\operatorname{Sym}(X_1) \to \operatorname{Sym}(X_2)$. Por la elección arbitraria bijection de cada una de las $X_i$$\{1,2,3,4,5,6\}$, a continuación, obtener un mapa de $S_6 \to S_6$, y se puede comprobar que esto le da un exterior automorphism de $S_6$. (Explícita cálculos con $M_{24}$ son (relativamente) fácil de hacer con Conway Milagro Octad Generador.)

Esta construcción también da una transitiva subgrupo de $S_{10}$ isomorfo a $S_6$, que es, probablemente, también anómala.

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