Alle boeken

Professioneel

Apps Over Coach Inloggen Begin met lezen

Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is normaaldeler?

Definitie 1.1 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 1 — Groepentheorie

Een deelgroep NN van GG heet normaal (notatie N⊴GN \trianglelefteq G) als gNg−1=NgNg^{-1} = N voor elke g∈Gg \in G — gelijkwaardig: als linker- en rechternevenklassen samenvallen, gN=NggN = Ng voor alle gg.

Voorbeelden

Voorbeeld 1.9

Vijf werkingen dragen de hele eindige groepentheorie:

  1. GG op zichzelf door linkstranslatie g⋅x=gxg \cdot x = gx: vrij en transitief.
  2. GG op zichzelf door conjugatie g⋅x=gxg−1g \cdot x = gxg^{-1}: de banen zijn de conjugatieklassen, de stabilisatoren de centralisatoren ZG(x)={g:gx=xg}Z_G(x) = \{g : gx = xg\}, de vaste punten het centrum Z(G)Z(G).
  3. GG op de nevenklassenverzameling G/HG/H door g⋅xH=gxHg \cdot xH = gxH: transitief, en de stabilisator van de nevenklasse HH is HH zelf. Elke transitieve werking is van deze vorm (Oefening 1.8).
  4. GG op de verzameling van haar deelgroepen door conjugatie: de stabilisator van HH is de normalisator NG(H)={g:gHg−1=H}N_G(H) = \{g : gHg^{-1} = H\}, de grootste deelgroep van GG waarin HH normaal is.
  5. SnS_n op [ ⁣[1, n] ⁣]\intint{1}{n}: de moeder van alle voorbeelden.

Voorbeeld 1.22

Zij ∣G∣=pq\abs G = pq met p<qp < q priem en p∤q−1p \nmid q - 1. Dan dwingen nq∣pn_q \mid p en nq≡1 mod qn_q \equiv 1 \bmod q af dat nq=1n_q = 1 (want p<qp < q); en np∣qn_p \mid q en np≡1 mod pn_p \equiv 1 \bmod p dwingen np=1n_p = 1 af (want q≢1 mod pq \not\equiv 1 \bmod p). Zij P,QP, Q de twee normale Sylow-deelgroepen: P∩Q={e}P \cap Q = \{e\} (onderling ondeelbare ordes), dus ∣PQ∣=pq\abs{PQ} = pq (Oefening 1.4) en G≅P×Q≅Z/pZ×Z/qZ≅Z/pqZG \cong P \times Q \cong \Z/p\Z \times \Z/q\Z \cong \Z/pq\Z volgens Propositie 1.24 hieronder. Elke groep van orde 1515, 3333, 3535, … is dus cyclisch. Het uitgesloten geval p∣q−1p \mid q - 1 levert precies één groep extra, niet-abels — zie de weekendopgave (Probleem 1.1).

Voorbeeld 1.23 (Een volledige Sylow-telling: S4S_4)

Laten we de methode uitvoeren op G=S4G = S_4, ∣G∣=24=23⋅3\abs G = 24 = 2^3\cdot3. Sylow 33: n3∣8n_3 \mid 8 en n3≡1 mod 3n_3 \equiv 1 \bmod 3, dus n3∈{1,4}n_3 \in \{1, 4\}; omdat ⟨(123)⟩\langle(123)\rangle en ⟨(124)⟩\langle(124)\rangle verschillen, is n3=4n_3 = 4 — de vier deelgroepen ⟨(abc)⟩\langle(abc)\rangle, één voor elke driedelige deelverzameling {a,b,c}\{a, b, c\}, samen goed voor de 88 drietallige cykels. Volgens Sylow II zijn ze geconjugeerd, en het conjugatiemorfisme S4→SSyl3≅S4S_4 \to S_{\mathrm{Syl}_3} \cong S_4 is hier een isomorfisme (de kern ligt in N=NG(⟨(123)⟩)N = N_G(\langle(123)\rangle) van orde 24/4=624/4 = 6, en een normaaldeler van S4S_4 binnen een NN van S3S_3-type moet triviaal zijn: ze zou bestaan uit even permutaties die de vier Sylow-deelgroepen vasthouden, en dat doet alleen ee). Sylow 22: n2∣3n_2 \mid 3 en n2≡1 mod 2n_2 \equiv 1 \bmod 2, dus n2∈{1,3}n_2 \in \{1, 3\}. De deelgroep D=⟨(1234),(13)⟩D = \langle(1234), (13)\rangle heeft orde 88 (een diëdergroep D4D_4: de symmetrieën van het vierkant met hoekpunten 1,2,3,41, 2, 3, 4) en is niet normaal ((12)(1234)(12)=(2134)(12)(1234)(12) = (2134) brengt een andere deelgroep van 44-cykels voort), dus n2=3n_2 = 3: de drie kopieën van D4D_4 komen overeen met de drie manieren om 44 punten tot een “vierkant” te paren. Let op de moraal van deze telling: ∣S4∣=24\abs{S_4} = 24 laat beide Sylow-families de ruimte om niet normaal te zijn, en beide benutten die — vergelijk met orde 1212, waar de telling er één van de twee normaal maakt (Deel IV van Probleem 1.1).

Lees in het hoofdstuk →