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¿Existe un grupo contable universal? (un grupo contable que contiene cada grupo contable como subgrupo)

Este reciente MO pregunta , respondido ahora varias veces, preguntó si un grupo grupo infinito puede contener todo grupo finito como subgrupo. La respuesta es afirmativa por diversos medios.

Así que subamos la apuesta: ¿Existe un grupo contable que contenga (una copia de) cada grupo contable como subgrupo?

El gráfico aleatorio contable, después de todo, que inspiró el pregunta original, contiene copias de todos los grafos contables, no sólo de todos los grafos finitos. ¿Es esto posible con los grupos? Lo que parece necesario es un grupo contable altamente saturado.

  • Un requisito más sencillo sería insistir en que el grupo contenga simplemente todos los grupos finitamente generados como subgrupos, o simplemente todos los grupos abelianos contables. (La reducción a una familia contable, sin embargo, trivializa la cuestión a través de la suma directa).

  • Un requisito más difícil sería encontrar los subgrupos de formas especialmente agradables: como sumandos directos o como subgrupos normales.

  • Otro requisito reforzado sería insistir en una propiedad de amalgama: siempre que $H_0\lt H_1$ son generados finitamente, entonces cada copia de $H_0$ en el grupo universal $G$ se extiende a una copia de $H_1$ en $G$ . Esta propiedad implica que $G$ es universal para todos los grupos contables, añadiendo un generador a la vez. Esto generalizaría el propiedad de saturación del grafo aleatorio.

  • Si existe un grupo universal contable, ¿se puede encontrar un grupo finitamente generado, o un grupo finitamente presentado de presentación finita? (Esto perdería la amalgama, por supuesto).

  • Moviéndose más alto, por lo que los cardenales $\kappa$ ¿existe un grupo universal de tamaño $\kappa$ ? Es decir, ¿cuándo hay un grupo de tamaño $\kappa$ que contiene como subgrupo una copia de cada grupo de tamaño $\kappa$ ?

  • Bajando, ¿cuál es el tamaño mínimo de un grupo finito que contiene todos los grupos de tamaño finito a lo sumo $n$ como subgrupos? Claramente, $n!$ es suficiente. ¿Se puede hacer algo mejor?

59voto

Strongart Puntos 1561

No hay un grupo contable que contenga una copia de cada grupo contable como subgrupo. Esto se deduce del hecho de que hay un número incontable de grupos generadores de 2 hasta el isomorfismo.

El primer ejemplo de esta familia fue descubierto por B.H. Neumann. Un claro de la Harpe sobre la teoría geométrica de grupos.

25voto

Edward Tanguay Puntos 43219

No. Hay un número incontable de clases de isomorfismo de grupos generados finitamente, pero un grupo contable sólo contiene un número contable de subgrupos generados finitamente. Sin embargo, hay un grupo finitamente presentado que contiene todos los grupos recursivamente presentados.

No sé cómo demostrar que hay incontables clases de isomorfismo de grupos finitamente generados. Podría intentar tomar un grupo finitamente generado que no esté finitamente presentado y probar los grupos con los mismos generadores y todos los subconjuntos de las relaciones. Si el ejemplo es demasiado simétrico, como el grupo del farol, probablemente no funcione, pero si se imponen relaciones aleatorias de longitud rápidamente creciente, probablemente sí funcione.

12voto

tonyk Puntos 56

Sin embargo, es fácil ver que existe un grupo abeliano universal contable.

9voto

Rasmus Faber Puntos 24195

El grupo universal de Hall es un contable localmente finito grupo que contiene todos los localmente finito grupo (ver estos notas de clase ).

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