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Contando los grupos de orden n ponderado por 1 / | Aut (G) |

Inactivo pregunta:

Deje $g(n)$ ser la suma, por encima de todas las clases de isomorfismo de grupos de orden $n$, de $\frac{1}{|Aut(G)|}$ donde $G$ es un grupo en la clase. Por lo tanto $g(n)n!$ es el número de grupo de leyes en un conjunto fijo de tamaño $n$. Es todo lo conocido sobre el comportamiento asintótico de esta cantidad? Yo podría creer que abelian grupos representan a la mayoría. Si solo se tiene en cuenta abelian grupos, llamando la análogos número de $a(n)$, entonces la función de $a$ es claramente multiplicativo en el sentido de que $a(mn)=a(m)a(n)$ al $m$ una $n$ son relativamente primos, y yo creo que la función de $a(p^k)$ puede ser escrito como una función explícita de $k\ge 0$ y el primer $p$: $a(p)=\frac{1}{p-1}$, $a(p^2)=\frac{p}{(p-1)(p^2-1)}$, $a(p^3)=\frac{p^3}{(p-1)(p^2-1)(p^3-1)}$.

AÑADIDO: por Lo que se ve como $a(p^k)=p^{\frac{(k(k-1)}{2}}\prod_{1\le j\le k}(p^j-1)^{-1}$. (Lo he comprobado hasta el $k=4$.) Si dejas $m\ge k$ y utilice el hecho de que cada grupo abelian de orden $p^k$ es isomorfo a un subgrupo de $(\mathbb Z/p^m)^k$ y el hecho de que cada isomorfismo entre dos de estos subgrupos es inducido por una automorphism de $(\mathbb Z/p^m)^k$, se puede interpretar esto como diciendo que la suma, por encima de todos los automorfismos $g$ de % de$(\mathbb Z/p^m)^k$, el número de subgrupos de orden $p^k$ en el conjunto fijo de $g$, es de un cierto poder de $p$. Pero no puedo pensar en una razón por la que debe ser cierto.

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Richard Stanley Puntos 19788

Con respecto a la abelian caso, fijar un primer $p$. Philip Hall (Una partición fórmula conectado con Abelian grupos, Commentarii Mathematici Helvetici 11 (1938), 126-129) demostró la "curiosa fórmula" $$ \sum_G \frac{1}{|G|} = \sum_G \frac{1}{|\mathrm{Aut}\ G|}, $$ donde la suma de los rangos de más de todos los que no son isomorfos finito abelian $p$-grupos. El lado izquierdo es claramente $\prod_{n\geq 1}(1-p^{-n})^{-1}$. Ver también http://www.springerlink.com/content/052624l251072312/fulltext.pdf. Debe ser posible a partir de estos documentos a dar una fórmula para $a(p^n)$.

14voto

Yaakov Ellis Puntos 15470

Higman y Sims mostró que el número de grupos de orden pm es de alrededor de p2m3/27, hasta alguna pequeña corrección que no puedo recordar con la guardia baja. Este es mucho más grande que el tamaño de la típica automorphism grupo de tales grupos, por lo que dividiendo por el automorphism grupo no es una diferencia significativa a este número.

El número de grupos de orden en la mayoría de N es dominado por los de orden una potencia de 2. (Las siguientes más comunes son los de orden 3 veces a la potencia de 2). El número de grupos de orden N se ha trabajado exactamente para N hasta aproximadamente el año 2000.

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ricree Puntos 5055

Computacional de la evidencia sugiere $g(n)$ varía ampliamente con $n$. Al $n$ es una potencia de un primo, o tiene un montón de pequeños factores, $g(n)$ puede ser muy grande (me imagino $g(2^k)$ es superexponential en $k$), y $a(n)$ contribuye despreciablemente. En particular, para el primer caso power, tres-paso nilpotent grupos parecen dominar, y un buen teórico de la razón para esto es que ellos asintóticamente dominan en número de tipos de isomorfismo por un factor enorme.

Si $n$ tiene sólo un par de factores, a continuación, $g(n)$ es un poco más grande que la de $1/n$. En este caso, $a(n)$ contribuye trivial.

Para aquellos de ustedes que están interesados en los grupos de orden $2^n$ (y a quién no?), He calculado una descomposición de $g(2^k), k \leq 7$ por nilpotence clase, por lo que la clase una de las columnas de la izquierda indican el $a(2^k)$, el abelian contribución.

g(2) = a(2) = 1.

nilpotence clase | 1 
isom. tipos | 1
ponderado conteo | 1

$g(4) = a(4) = 2/3 \sim 0.67$.

nilpotence clase | 1 
isom. tipos | 2
ponderado conteo | 2/3

$g(8) = 23/42 \sim 0.55$

nilpotence clase | 1 | 2 
isom. tipos de| 3 (60%) | 2 (40%) 
ponderado conteo| 8/21 (70%) | 1/6 (30%) 

$g(16) = 1247/2520 \sim 0.49$

nilpotence clase| 1 | 2 | 3
isom. tipos de| 5 (36%) | 6 (43%) | 3 (21%)
ponderado conteo| 64/315 (41%) | 1/6 (34%) | 1/8 (25%) 

$g(32) = 149297/312480 \sim 0.48$

nilpotence clase| 1 | 2 | 3 | 4
isom. tipos de| 7 (14%) | 26 (51%) | 15 (29%) | 3 (6%)
ponderado conteo| 1024/9765 (22%) | 37/240 (32%) | 3/16 (39%) | 1/32 (7%) 

$g(64) = 48611383/78744960 \sim 0.62$

$\begin{array}{rccccc} \text{nilpotence class} & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \\ \text{isomorphism types} & 11\, (4\%) & 117\, (44\%) & 114 \, (43\%) & 22\, (8\%) & 3\, (1\%) \\ \text{weighted count} & \frac{32768}{615195} \, (9\%) & \frac{3}{20} \, (24\%) & \frac{5}{16} \, (51\%) & \frac{3}{32} \, (15\%)& \frac{1}{128} \, (1\%) \end{array}$

$g(128) = 8999449693/8000487936 \sim 1.12$

$\begin{array}{rccccc} \text{nilpotence class} & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 \\ \text{isomorphism types} & 15 \, (1\%) & 947 \, (41\%) & 1137 \, (49\%) & 197 \, (8\%) & 29 \, (1\%) & 3 \, (0\%) \\ \text{weighted count} & \frac{2097152}{78129765} \, (2\%) & \frac{275929}{1451520} \, (17\%) & \frac{2295}{3584} \, (57\%) & \frac{7}{32} \, (19\%) & \frac{3}{64} \, (4\%) & \frac{1}{512}\, (0\%) \end{array}$

Los grupos de orden 64 tomó cerca de 15 minutos en mi antiguo equipo que ejecuta BRECHA, y los grupos de fin de 128 tomó cerca de 40 horas. Voy a dejar la cuestión de los grupos de fin de 256 a otra persona, desde un moderno equipo de escritorio debe ser capaz de resolverlo en poco menos de un año.

Usted puede ser curioso acerca de los tres tipos de isomorfismo de nilpotence clase $k-1$ para $k \geq 4$. Ellos son el diedro, quasidihedral, y cuaterniones grupos.

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