39 votos

¿Por qué los multiplicadores Schur de grupos simples finitos son tan pequeños?

Dado un grupo simple finito $G$, se puede considerar que la quasisimple extensiones $\tilde G$ de % de$G$, es decir central de las extensiones que quedan perfecto. Algunos básico grupo cohomology (basado en el estándar truco de un promedio de un cocycle para intentar hacer de él un coboundary) muestra que hasta un isomorfismo, hay sólo un número finito de tales quasisimple extensiones, y todos ellos son cocientes de un máximo de quasisimple la extensión, la cual es conocida como la universalización de la cobertura de $G$, y es una extensión de $G$ por un número finito de abelian grupo conocido como los Schur multiplicador $H^2(G,{\bf C}^\times)$ de % de $G$ (o tal vez sería un poco más exacto decir que es el Pontryagian doble de la Schur multiplicador, aunque hasta el isomorfismo coinciden los dos grupos).

Ir a través de la lista de finitos simples grupos es sorprendente para mí que tan pequeño sea el Schur multiplicadores son todos ellos; con la excepción de la proyectiva especial lineal de los grupos de $A_{n-1}(q)=PSL_n({\bf F}_q)$ y la proyectiva especial unitaria grupos ${}^2 A_{n-1}(q^2) = PSU_n({\bf F}_q)$, todos los demás finitos simples grupos han Schur multiplicador de orden no mayor que 12, y hasta el proyectiva especial lineal y especial unitaria de los grupos de rango $n-1$ no tiene Schur multiplicador de tamaño mayor que $n$ (con excepción de un número finito de pequeños casos excepcionales, pero incluso allí, el más grande de Schur multiplicador tamaño es de 48). En particular, en todos los casos, el multiplicador de Schur es mucho más pequeño que el orden del grupo en sí (de hecho es siempre de orden $O(\sqrt{\frac{\log|G|}{\log\log|G|}})$). Para la comparación, el estándar de prueba de la finitud de la Schur multiplicador (basa en demostrar que todos los $C^\times$valores de cocycle en $G$ es cohomologous a $|G|^{th}$ raíces de la unidad) sólo da la terrible límite superior de $|G|^{|G|}$ para el fin del multiplicador.

En el caso de los finitos simples grupos de Lie tipo, uno puede pensar en la Schur el multiplicador análogo a la noción de un grupo fundamental de una simple Mentira de grupo, que es igualmente pequeño (siendo el cociente del peso de celosía por la raíz de celosía, que no es mayor que $4$ en todos los casos, excepto para el proyectiva especial lineales grupo $PSL_n$, donde es de orden $n$ a lo sumo). Pero esto no explica por qué el Schur multiplicadores para la alternancia y esporádicos grupos son también muy pequeños. Intuitivamente, esto es afirmar que es muy difícil hacer que no trivial de la extensión central de un grupo simple finito. ¿Hay algún conocido explicación (ya sea heurística, riguroso, o semi-riguroso) que ayuda a explicar por qué Schur multiplicadores de finitos simples grupos son pequeños? Por ejemplo, hay resultados de limitar el tamaño de los diversos grupos cohomology los objetos que el apoyo (o al menos ser muy consistente con) la pequeñez de Schur multiplicadores?

Idealmente me gustaría una explicación que no presupone la clasificación de los finitos simples grupos.

32voto

studiohack Puntos 10464

El Schur multiplicador $H^2(G;{\mathbb C}^\times) \cong H^3(G;{\mathbb Z})$ de un grupo finito es un producto de su $p$-primaria partes

$$H^3(G;{\mathbb Z}) = \oplus_{ p | |G|} H^3(G;{\mathbb Z}_{(p)})$$

como se ve el uso de la transferencia. El $p$-parte primaria $H^3(G;{\mathbb Z}_{(p)})$ depende sólo de la $p$-de la estructura local en $G$ es decir, el Sylow $p$-subgrupo $S$ e información acerca de cómo los subgrupos de $S$ se conjugado o "fundido" en $G$. (Este dato es también llamado el $p$-sistema de fusión de $G$.)

Más precisamente, el Cartan-Eilenberg elementos estables de la fórmula dice que

$$H^3(G;{\mathbb Z}_{(p)}) = \{ x \in H^3(S;{\mathbb Z}_{(p)})^{N_G(S)/C_G(S)} |res^S_V(x) \in H^3(V;{\mathbb Z}_{(p)})^{N_G(V)/C_G(V)}, V < S\}$$

Uno en realidad sólo necesita comprobar la restricción a ciertos V por encima. E. g., si S es abelian la fórmula se puede simplificar a $H^3(G;{\mathbb Z}_{(p)}) = H^3(S;{\mathbb Z}_{(p)})^{N_G(S)/C_G(S)}$ por un viejo teorema de Cisne. (El superíndice significa tomar invariantes.) Ver, por ejemplo, la sección 10 de mi papel enlaza AQUÍ para algunas referencias.

Tenga en cuenta que el hecho de que uno sólo necesita de los números primos p, donde G es no-cíclico de Sylow $p$-subgrupo de la siguiente manera a partir de esta fórmula, ya $H^3(C_n;{\mathbb Z}_{(p)}) = 0$.

Sin embargo, como Geoff Robinson observaciones, el grupo de $H^3(S;{\mathbb Z}_{(p)})$ puede conseguir bastante grande como el $p$-rango de $S$ crece. Sin embargo, $p$-fusión tiende a salvar el día. La heurística es:

Simple grupos tienen, por virtud de la sencillez, complicados $p$-fusión, que por la fórmula anterior se tiende a hacer $H^3(G;{\mathbb Z}_{(p)})$ pequeños.

es decir, se vuelve más y más difícil ser invariante (o "estable") en los elementos estables de la fórmula más $p$-fusión que hay. E. g., considere la posibilidad de $M_{22} < M_{23}$ de índice 23: $M_{22}$ ha Schur multiplicador de orden 12 (uno de los grandes!). Sin embargo, la adición de 2 - y 3-fusión en $M_{23}$ hace su Schur multiplicador trivial. Asimismo, $A_6$ ha Schur multiplicador de orden 6, como Geoff aludido, pero el extra de 3 de fusión en $S_6$ lo corta a la orden 2.

OK, como Geoff y otros señalaron, es probablemente va a ser difícil llegar a un agudo estimaciones sin la clasificación de los finitos simples grupos. Pero $p$-fusión puede dar una idea de por qué no es tan loco como para esperar que ellos son "bastante pequeña" en comparación a lo que uno esperaría de sólo mirar a $|G|$...

9voto

Shannon Nelson Puntos 1364

Yo estaría muy sorprendido si usted recibe un "conceptual" respuesta a este problema - aunque me encantaría estar equivocado. Respecto a tu último comentario, no han sido ejemplos recientemente, donde computacional evidencia ha indicado que la intuición humana sobre el tamaño de cohomology grupos fue probablemente defectuoso, basada en la evidencia limitada.

Con respecto al comentario sobre la mala general obligado para el tamaño de la Schur multiplicador de un grupo finito, puede llegar a ser muy grande para $p$-grupos, como usted sin duda sabe. Si mi memoria es correcta, primaria Abelian $p$-grupo de orden $p^{n}$ ha Schur multiplicador de la orden de $p^{n(n-1)/2}$, como es bien conocido.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X