الرياضيات · المسرد

ما معنى زمرة جزئية ناظمية؟

تعريف 1.1 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 1 — نظرية الزمر

تكون زمرة جزئية NN من GG ناظمية (ونكتب NGN \trianglelefteq G) إذا كان gNg1=NgNg^{-1} = N من أجل كل gGg \in G — وهذا يكافئ أن يتطابق الصفان المجاوران الأيسر والأيمن: gN=NggN = Ng من أجل كل gg.

أمثلة

مثال 1.9

خمسة أفعال تدير نظرية الزمر المنتهية بأكملها:

  1. فعل GG على نفسها عن طريق الانسحاب الأيسر gx=gxg \cdot x = gx: وهو حر ومتعدٍّ.
  2. فعل GG على نفسها عن طريق الاقتران gx=gxg1g \cdot x = gxg^{-1}: مداراته هي أصناف الاقتران، ومثبِّتاته هي المُرَكِّزات ZG(x)={g:gx=xg}Z_G(x) = \{g : gx = xg\}، ونقطه الصامدة هي مركز الزمرة Z(G)Z(G).
  3. فعل GG على فضاء الصفوف المجاورة G/HG/H حسب القاعدة gxH=gxHg \cdot xH = gxH: وهو متعدٍّ، ومثبِّت الصف HH هو HH نفسها. وكل فعل متعدٍّ من هذا الشكل (التمرين 1.8).
  4. فعل GG على مجموعة زمرها الجزئية بالاقتران: مثبِّت HH هو الناظِم NG(H)={g:gHg1=H}N_G(H) = \{g : gHg^{-1} = H\}، وهو أكبر زمرة جزئية من GG تكون HH ناظمية فيها.
  5. فعل SnS_n على [ ⁣[1,n] ⁣]\intint{1}{n}: وهو أمّ الأمثلة جميعًا.

مثال 1.22

ليكن G=pq\abs G = pq حيث p<qp < q عددان أوليان و pq1p \nmid q - 1. عندئذٍ يفرض nqpn_q \mid p و nq1modqn_q \equiv 1 \bmod q أن nq=1n_q = 1 (لأن p<qp < q)؛ ويفرض npqn_p \mid q و np1modpn_p \equiv 1 \bmod p أن np=1n_p = 1 (لأن q≢1modpq \not\equiv 1 \bmod p). ولتكن PP و QQ زمرتَي سيلو الناظميتين: عندئذٍ PQ={e}P \cap Q = \{e\} (لتباين الرتبتين)، ومنه PQ=pq\abs{PQ} = pq (التمرين 1.4) و GP×QZ/pZ×Z/qZZ/pqZG \cong P \times Q \cong \Z/p\Z \times \Z/q\Z \cong \Z/pq\Z حسب القضية 1.24 الآتية. فكل زمرة رتبتها 1515 أو 3333 أو 3535 أو … دائرية. أما الحالة المستثناة pq1p \mid q - 1 فتُنتج زمرة واحدة إضافية بالضبط، غير أبيلية — انظر مسألة نهاية الأسبوع (المسألة 1.1).

مثال 1.23 (إحصاء سيلو كاملًا: S4S_4)

لنطبّق الطريقة على G=S4G = S_4، حيث G=24=233\abs G = 24 = 2^3\cdot3. سيلو 33: لدينا n38n_3 \mid 8 و n31mod3n_3 \equiv 1 \bmod 3، ومنه n3{1,4}n_3 \in \{1, 4\}؛ وبما أن (123)\langle(123)\rangle و (124)\langle(124)\rangle متمايزتان، فإن n3=4n_3 = 4 — وهي الزمر الجزئية الأربع (abc)\langle(abc)\rangle، واحدة من أجل كل جزء ثلاثي {a,b,c}\{a, b, c\}، وهي تستوعب الدورات الثلاثية الثماني. وهي مقترنة حسب سيلو 2، وتشاكل الاقتران S4SSyl3S4S_4 \to S_{\mathrm{Syl}_3} \cong S_4 تماثلٌ هنا (إذ نواته محتواة في N=NG((123))N = N_G(\langle(123)\rangle) ورتبتها 24/4=624/4 = 6، وكل زمرة جزئية ناظمية من S4S_4 داخل NN الشبيهة بالزمرة S3S_3 لا بد أن تكون تافهة: إذ ستتألف من تبديلات زوجية تُثبّت زمر سيلو الأربع، ولا يفعل ذلك سوى ee). سيلو 22: لدينا n23n_2 \mid 3 و n21mod2n_2 \equiv 1 \bmod 2: ومنه n2{1,3}n_2 \in \{1, 3\}. والزمرة الجزئية D=(1234),(13)D = \langle(1234), (13)\rangle رتبتها 88 (وهي زمرة ثنائية السطوح D4D_4: تناظرات المربع ذي الرؤوس 1,2,3,41, 2, 3, 4)، وليست ناظمية (إذ يولّد (12)(1234)(12)=(2134)(12)(1234)(12) = (2134) زمرة دورات رباعية مغايرة)، ومنه n2=3n_2 = 3: فنسخ D4D_4 الثلاث توافق الطرق الثلاث لتزويج 44 نقط في «مربع». ولاحظ العبرة من هذا الإحصاء: إن S4=24\abs{S_4} = 24 يترك مجالًا لأيٍّ من زمرتَي سيلو ألّا تكون ناظمية، وكلتاهما كذلك بالفعل — قارن ذلك بالرتبة 1212، حيث يفرض الإحصاء ناظمية إحداهما (الجزء الرابع من المسألة 1.1).

اقرأ في الفصل ←