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Ejemplo más pequeño de un grupo que no es isomorfo a un grupo cíclico, un producto directo de grupos cíclicos o producto semi directa de grupos cíclicos.

¿Cuál es el más pequeño ejemplo de un grupo que no es isomorfo a un grupo cíclico, un producto directo de grupos cíclicos o un semi-producto directo de grupos cíclicos?

Por lo finito abelian grupos se descarta, como son los grupos a fin de $7$ creo que ya $1,2,3$ son todos isomorfo a grupos cíclicos, $4$ tiene dos no isomorfos grupos cíclicos y uno isomorfo al producto directo de $\Bbb{Z/2Z\times Z/2Z}$. $5,7$ son el primer y así debe ser cíclico, y sólo hay un nonabelian grupo de orden $6$ que es isomorfo a $\Bbb{Z/3Z\rtimes Z/2Z}$. Es el quaternion grupo?

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Angel Puntos 616

Los cuaterniones grupo es de hecho la mínima contra-ejemplo. Claramente, cualquier grupo de órdenes de $1,2,3,5$ o $7$ es cíclica, y los dos (no isomorfos) grupos de orden $4$ son:

$\Bbb Z_4$ $\Bbb Z_2 \times \Bbb Z_2$.

De igual manera, hay sólo dos grupos isomorfos de orden $6$:

$\Bbb Z_6$ $S_3 \cong \Bbb Z_3 \rtimes \Bbb Z_2$ (este es el único posible no trivial de semi-producto directo de estos dos grupos, ya que:

$0 \mapsto 1_{\Bbb Z_3}\\1 \mapsto (x \mapsto -x)$

es el único no-trivial homomorphism $\Bbb Z_2 \to \text{Aut}(\Bbb Z_3)$).

Es conveniente el uso de esta formulación de un(n interna) semi-producto directo:

  1. $G = NH$ donde $N,H$ son subgrupos de $G$, e $N \lhd G$.

  2. $N \cap H = \{e_G\}$.

El problema con la obtención de $Q_8$ como un semi-producto directo de dos adecuada subgrupos, es que debemos tener bien $|H|$ o $|N|$ igual a $2$. Pero el único subgrupo de orden $2$$Q_8$$\{1,-1\}$, que es un subgrupo de cada subgrupo de $Q_8$ orden $4$:

$\langle i\rangle = \{1,-1,i,-i\}\\\langle j\rangle = \{1,-1,j,-j\}\\\langle k\rangle = \{1,-1,k,-k\}$

Tenga en cuenta que todos los $6$ elementos de orden $4$ se encuentran en una de estas $3$ subgrupos.

Por lo tanto la condición de $N \cap H = \{e_G\}$ ($=\{1\}$ en este caso) es imposible de satisfacer.

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hermes Puntos 7855

Sí, el grupo de cuaternión es no abeliano y no isomorfo a producto directo de $\Bbb{Z/2Z\times Z/2Z\times Z/2Z}$ o $\Bbb{Z/2Z\times Z/4Z}$, y es el que buscas.

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Bernard Puntos 34415

No estoy seguro pero un buen candidato debe ser el grupo del cuaternión. Si no es así, el grupo alternativo $A_5$ (mucho mayor), que es un grupo simple.

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