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Mostrar que cada grupo $G$ de orden $175$ es abeliana y enumera todos los tipos de isomorfismo de estos grupos

Mostrar que cada grupo $G$ del orden 175 es abeliana y enumera todos los tipos de isomorfismo de estos grupos. Mira a Sylow $p$ -subgrupos y utilizar el hecho de que cada grupo de orden $p^2$ para un número primo $p$ es abeliana.]

Lo que hice fue esto. $|G| = 175$ . La división 175 nos da $175 = 25 \cdot 7$ . Ahora queremos calcular el Sylow $p$ -grupos, es decir, queremos

$$P= n_7: n_7 \equiv 1 mod 7 \hspace {1.5cm} n_7|25$$ $$Q= n_{25}: n_{25} \equiv 1 mod 25 \hspace {1.5cm} n_{25} | 7$$

Después de enumerar todos los elementos que son $ \equiv 1 mod 7$ y $1 mod 25$ ves que los únicos (disponibles) son $n_7 = n_{25} = 1$ . Esto nos dice que ambos grupos $P,Q$ son subgrupos normales de $G$ . Creo que, por definición de un subgrupo normal, son abelianos y esto nos dice que $G$ es abeliana. Para enumerar todos los tipos de isomorfismo, queremos el producto semidirecto (SDP) de tal manera que

$$P \rightarrow Aut(Q) = C_7 \rightarrow C_{20}$$

Como no hay elementos de orden 7 en $C_{20}$ el único SDP que tenemos es el SDP trivial, es decir, el producto directo

$$C_7 \times C_{25} \cong C_{175}$$

Sabemos que $175 = 5^2 \cdot 7$ y así multiplicando los poderes nos muestra que hay 2 grupos no isomórficos:

$$C_{25} \times C_7$$ $$C_5 \times C_5 \times C_7$$

Mi pregunta para esto es si mi razonamiento también es correcto para cosas como mostrar los grupos abelianos? Vi algo que decía algo sobre $P \cap Q = I_G$ y usaron esto pero no entiendo qué era.

La siguiente pregunta, asumiendo que tenía que tener posibilidades para mi $p$ subgrupo, es decir $n_p = 1 or x$ ¿cómo respondería a esta pregunta? (Estoy haciendo una pregunta como esta ahora y estoy atascado ya que tengo dos Sylow $p$ -subgrupos).

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rschwieb Puntos 60669

Esta línea parece especialmente equivocada: "Creo que, por definición de un subgrupo normal, son abelianos y esto nos dice que G es abeliano". Ciertamente los subgrupos normales no tienen por qué ser abelianos: por ejemplo, se puede tomar el subgrupo alterno del grupo simétrico para cualquier $n>5$ .

Los teoremas de Sylow te dicen que $n_7 \in \{1,5,25\}$ y que es 1 mod 7, por lo que la única posibilidad es que sea 1.

Los teoremas de Sylow te dicen que $n_5 \in \{1,7\}$ y que es 1 mod 5, por lo que la única posibilidad es que sea 1.

Así, tanto para el 5 como para el 7 tienes subgrupos únicos (=normal para los subgrupos de Sylow). Llamémoslos $F$ y $S$ respectivamente. Claramente $FS$ es un subgrupo de $G$ de tamaño 175 por el razonamiento que usted dio. (La razón por la que $F \cap S$ es trivial es que la intersección es un subgrupo de ambos $F$ y $S$ por lo que debe tener un orden que divida tanto el orden de $F$ y de $S$ pero el mayor divisor común es 1.)

$S$ es obviamente abeliana, ya que es cíclica (¡de primer orden!). La pregunta es si un grupo de tamaño 25 debe ser abeliano o no. Hay muchas formas de verlo, pero la que me viene a la mente es decir que definitivamente tiene un centro no trivial. Si su centro $C$ eran de orden $5$ Entonces $F/C$ sería cíclico de orden 5. Sin embargo, por un lema (Si $G/Z$ es cíclico para un subgrupo central $Z$ Entonces $G$ es abeliana) $F$ tendría que ser abeliana.

Así que $G$ es un producto de dos subgrupos de abelianos, y también lo es el propio abeliano.

Y también, su conclusión sobre los dos tipos de grupos abelianos del orden 175 es correcta. Inicialmente escribiste que había "dos tipos isomórficos", pero (edité eso para corregirlo y ) espero que eso fuera sólo un desliz y que realmente quisieras decir "dos tipos no isomórficos".

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DonAntonio Puntos 104482

Lo que hiciste se ve bien, aunque un poco desordenado y exagerado: si ya sabes que hay una única Sylow $\,5-$ subgrupo $\,P\,$ de orden $\,25\,$ y una sola Sylow $\,7-$ subgrupo $\,Q\,$ de orden $\,7\,$ ambos abelianos, y entonces ya lo sabes:

(1) $\,P,Q \triangleleft G\,$

(2) $\,P \cap Q=1\,$

Entonces tenemos

$$|PQ|= \frac {|P||Q|}{|P \cap Q|}=|P||Q|=25 \cdot 7=175 \Longrightarrow G=PQ \cong P \times Q$$

Y como el producto directo de los grupos abelianos es abeliano, hemos terminado.

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Drew Jolesch Puntos 11

El hecho de que $P, Q $ son ambos normal te dice que $G$ es un producto directo de $P$ y $Q$ . $P$ es abeliana debido a la insinuación dada en la declaración del problema: $|P| = 25 = 5^2$ y $5$ es primordial. $|Q| = 7$ con $7$ de primera clase. Todos los grupos de orden primo son cíclicos, y todos los grupos cíclicos son abelianos, $Q$ es por lo tanto abeliana.

Por lo tanto $G = P \times Q$ como producto directo de dos grupos abelianos, es por lo tanto abeliano.


Sólo para confirmar/responder a su primera pregunta (listando todos los grupos abelianos posibles del orden 175):

Sí, demostró correctamente que si un grupo $G$ del orden 175 es abeliana, entonces es isomorfa a exactamente uno de dos ( no isomórfico ) grupos:

$$G \cong C_{175} \cong C_{25} \times C_7$$ $ \quad\quad\quad\quad\text {**OR**}$ $$G \cong C_5 \times C_5 \times C_7$$

por el Teorema Fundamental de los Grupos Abelianos Finamente Generados.


Nota (Añadido dado el comentario/pregunta que figura a continuación):

$C_{mn} \cong C_m \times C_n$ si y sólo si $ \gcd (m, n) = 1$ .

Así que tenemos que $C_{175} \cong C_{25} \times C_7$ desde $ \gcd (25, 7) = 1$ .

Por otro lado, $C_{25} \times C_7 \ncong (C_5 \times C_5) \times C_7$ desde $ \gcd (5, 5) \neq 1$

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