13 votos

Cada grupo de orden$150$ tiene un subgrupo normal de orden$25$

Deje $G$ ser un grupo de orden $150$. Me debe demostrar que tiene un subgrupo normal de orden $25$. La sugerencia se dice para demostrar que se tiene un subgrupo normal de orden $5$ o $25$.

Ahora, a partir de Sylow, yo sé que el número de $n_5$ de Sylow-$5$ subgrupos (que cada uno tiene $25$ elementos) debe ser $1$ o $6$, ya que el $n_5$ también debe dividir $6$. Ahora claramente si $n_5=1$ hemos terminado, así que puedo suponer que $n_5=6$. Mi problema es que no he descubierto la manera de utilizar esta información (voy por una contradicción, sólo se basa en lo que el problema me pide para probar). Sé por Cauchy teorema puedo conseguir un subgrupo de orden $5$, pero no la puedo ver de inmediato si tiene que ser normal.

Cualquier dirección que debería intentar estar en movimiento?

13voto

Prism Puntos 4541

Como usted dice, del teorema de Sylow, $n_5=1$ o $n_5=6$. Si $n_5=1$, hemos encontrado un subgrupo normal de $25$, por lo que estamos por hacer. Así que vamos a suponer que $n_5=6$. Vamos a exponer un subgrupo normal de orden $5$ como sigue. Deje $P$ $Q$ ser distintos Sylow $5$-subgrupos. Utilizando el hecho de que $|PQ| = \frac{|P|\cdot |Q|}{|P\cap Q|}$, es fácil ver que $|P\cap Q| = 1$ es imposible! Así llegamos a la conclusión de que el subgrupo $T=P\cap Q$ orden $5$.

Pretendemos que $T$ es normal en $G$. Es un hecho si $H$ es un buen subgrupo de un $p$grupo $L$, $H$ está correctamente contenida en su normalizador $N_{L}(H)$ (véase aquí para una prueba). Desde $P$ $Q$ $p$- grupos, podemos aplicar este resultado. Por lo tanto, $T\subsetneq N_{P}(T)$$T\subsetneq N_{Q}( T)$. Por lo $N_{P}(T) = P$$N_{Q}(T)=Q$. Esto inmediatamente le da $P\subseteq N_{G}(T)$$Q\subseteq N_{G}(T)$, lo que implica $PQ \subseteq N_{G}(T)$. De nuevo, utilizando la fórmula anterior, $PQ=\{p \cdot q: p\in P, q\in Q\}$ (como un subconjunto) tiene cardinalidad $125$. Por consideraciones de orden, tenemos que $N_{G}(T)=150$, lo $N_{G}(T)=G$ $T$ es un subgrupo normal de orden $5$.

Esto demuestra la pista. Ahora vamos finalmente a mostrar que $G$ tiene un subgrupo normal de orden $25$. Así que vamos a $T$ ser el subgrupo normal de orden $5$ construido anteriormente. A continuación, el cociente grupo $G/T$ orden $150/5=30$. Ahora, cada grupo de orden $30$ contiene una normal de Sylow $5$-subgrupo (ver este MSE hilo). Deje $H$ ser un subgrupo normal de orden $5$$G/T$, y considerar la canónica mapa de $\pi: G\to G/T$. A continuación, $\pi^{-1}(H)$ es normal subgrupo de $G$. Por el teorema de la correspondencia, $[G: \pi^{-1}(H)]=[G/T: H]=6$, lo $\pi^{-1}(H)$ es el deseado normal subgrupo de índice $6$, es decir deseado subgrupo de orden $25$.

(Esto muestra que en el caso de $n_5=6$ es realmente imposible, y sólo hay un subgrupo de orden $25$, que es el $5$-subgrupo de Sylow)

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