Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is Sylow-deelgroep?

Definitie 1.16 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 1 — Groepentheorie

Schrijf G=pam\abs G = p^a m met pmp \nmid m. Een Sylow-pp-deelgroep van GG is een deelgroep van orde pap^a — een pp-deelgroep van de grootst denkbare orde. Het aantal Sylow-pp-deelgroepen van GG noteren we npn_p.

Voorbeelden

Voorbeeld 1.22

Zij G=pq\abs G = pq met p<qp < q priem en pq1p \nmid q - 1. Dan dwingen nqpn_q \mid p en nq1modqn_q \equiv 1 \bmod q af dat nq=1n_q = 1 (want p<qp < q); en npqn_p \mid q en np1modpn_p \equiv 1 \bmod p dwingen np=1n_p = 1 af (want q≢1modpq \not\equiv 1 \bmod p). Zij P,QP, Q de twee normale Sylow-deelgroepen: PQ={e}P \cap Q = \{e\} (onderling ondeelbare ordes), dus PQ=pq\abs{PQ} = pq (Oefening 1.4) en GP×QZ/pZ×Z/qZZ/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 pq1p \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=233\abs G = 24 = 2^3\cdot3. Sylow 33: n38n_3 \mid 8 en n31mod3n_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 S4SSyl3S4S_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: n23n_2 \mid 3 en n21mod2n_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 →