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群論/單群與西羅定理

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定義(西羅 p-子群):

是一個群,令 是一個素數,使得 。那麼 的一個西羅 -子群 是一個子群 ,使得 ,其中 是使 成立的最大值。

定理(柯西定理):

是一個群,其階 可被素數 整除。那麼 包含一個階為 的元素。

證明: 透過共軛作用於自身。令 是共軛類的代表系。類方程給出

.

Either, there exists such that is both not and not divisible by , in which case we may conclude by induction on the group order, noting that divides and , or for all the number is either or divisible by ; but in this case, by taking the class equation , we obtain that is nontrivial and moreover that its order is divisible by . Hence, it suffices to consider the case where is an abelian group. Take then any element . If has order divisible by , raising to a sufficiently high power will produce an element of order . Otherwise, the order of is divisible by , and by induction we find an element whose order is divisible by . Then the order of will also be divisible by , because otherwise, passing to the quotient, for some not divisible by .

定理(西羅定理):

是一個有限群,使得 ,其中 。那麼以下成立

  1. 具有一個 Sylow 子群。
  2. 對 Sylow 子群的共軛作用是可遷的。
  3. 如果 是 Sylow -子群的數量,則
  4. 每個 -子群 都包含在某些 Sylow -子群 中。

定義 (簡單群):

如果 唯一的正規子群(其中 表示單位元),則群 是一個簡單群

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