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Probar que un grupo de orden $p^2q$ tiene una normal y adecuada de los subgrupos.

Por lo tanto, va a través de mi qual clases de preparación, hay una pregunta de dos partes: Por $p,q$ distintos de los números primos, demostrar que un grupo de orden $p^2q$ tiene un trivial normal y adecuada de los subgrupos, a continuación, probar que es solucionable. La parte 2 es bastante trivial dado que la primera, pero he estado luchando con él.

Pensamientos tan lejos: Atacar con los teoremas de Sylow, si $n_p=1$ o $n_q=1$ nos iba a hacer, así que asumir ni uno (ya sea por contradicción o para encontrar un grupo de orden $pq$, ya que les voy a mostrar después de que un grupo de este tipo tendría que ser normal)

Por tanto, y dado que necesitamos $n_p=q$ $n_q=p$ o $n_q=p^2$, pero dado que también necesitamos $n_p>p$$n_q>q$, debemos tener $p<q<p^2$, e $n_q=p^2$. También tenemos $q=pk+1$ $p^2=qj+1$ para algunos de los números naturales $k,j$ debido a la congruencia, pero yo no podía encontrar una contradicción de salir de aquí.

Ahora, desde la $p$ es el más pequeño de la prima, si pudiera encontrar un subgrupo de orden $pq$, habría índice $p$ y por lo tanto ser normal por el teorema de que los grupos de los más pequeños el primer índice de un grupo son normales. Sin embargo, me parece que no puede averiguar por qué eso habría de ser el caso, o por qué las declaraciones anteriores son una contradicción a la fuerza normal $p^2$ grupo o una normal $q$ grupo.

5voto

ajotatxe Puntos 26274

De la contradicción: Desde $p^2-1=qj$ $p^2-1$ es un múltiplo de a $q$. Por lo tanto, $q$ divide $p-1$ o $p+1$. Desde $q>p$$q=p+1$, lo que implica $q=3$$p=2$.

Este documento enumera todos los posibles grupos de orden $12$ (e incluye una prueba de que ninguno de ellos son simples).

3voto

Rolf Hoyer Puntos 7474

Usted puede utilizar un recuento de argumento. Tenga en cuenta que si hay $p^2$ subgrupos de orden $q$, cada uno de ellos ha $q-1$ distintos elementos de orden $q$ la generación de ese subgrupo. Por lo tanto, sólo $p^2 = p^2q - p^2(q-1)$ elementos puede tener órdenes de $1, p, p^2$. Esto implica que sólo puede haber un subgrupo de orden $p^2$, como se desee.

1voto

Sugerencia: Si hay $q$ Sylow $p$-subgrupos, a continuación, dos de ellos se cruzan no trivialmente, o entre ellos el Sylow $p$-subgrupos de la cubierta $1+q(p^2-1)=p^2q-(q-1)$ elementos.

  • En este último caso solo hay lugar para una sola Sylow $q$-subgrupos.
  • En el primer caso vamos a $H$ ser no trivial de la intersección de dos Sylow $p$-subgrupos: $H=P_1\cap P_2$. Muestran que el normalizador de la $H$ tiene más de $p^2$ elementos.

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