59

Силовские подгруппы. Группы малых порядков

[27/96%]
Показать
LaTeX
Задача 59.1

Найти порядок групп:

?
(а)

GLn(Fq)\mathbf{G} \mathbf{L}_{n}\left(\mathbb {F}_{q}\right);

(б)

SLn(Fq)\mathbf{S L}_{n}\left(\mathbb {F}_{q}\right);

(в)

группы невырожденных верхнетреугольных матриц размера nn над конечным полем из qq элементов.

Задача 59.2

Изоморфны ли:

?
(а)

группа Q8\mathbf{Q}_{8} и группа D4\mathbf{D}_{4};

(б)

группа S4\mathbf{S}_{\mathbf{4}} и группа SL2(3)\mathbf{S L}_{2}(3)?

Задача 59.3

Найти все силовские 2 -подгруппы и 3 -подгруппы в группах:

?
(а)

S3S_{3};

(б)

A4\mathbf{A}_{4}.

Задача 59.4

Указать сопрягающие элементы для силовских 2 -подгрупп и силовских 3-подгрупп в группах:

?
(а)

S3S_{3};

(б)

A4\mathbf{A}_{4}.

Задача 59.5

Доказать, что любая силовская 2 -подгруппа группы S4\mathbf{S}_{4} изоморфна группе диэдра D4\mathbf{D}_{4}.

?
Задача 59.6

В каких силовских 2-подгруппах группы S4\mathbf{S}_{4} содержатся перестановки:

?
(а)

(1324);

(б)

(13)(13);

(в)

(12)(34)(12)(34)?

Задача 59.7

Доказать, что существуют в точности две некоммутативные неизоморфные группы порядка 8 — группа кватернионов Q8\mathbf{Q}_{8} и группа диэдра D4\mathbf{D}_{4}.

?
Задача 59.8

Доказать, что силовская 2 -подгруппа группы SL2(Z3)\mathbf{S L}_{2}\left(\mathbb {Z}_{3}\right) :

?
(а)

изоморфна группе кватернионов;

(б)

нормальна в SL2(Z3)\mathbf{S L}_{2}\left(\mathbb {Z}_{3}\right).

Задача 59.9

Сколько различных силовских pp-подгрупп в группе A5\mathbf{A}_{5}, где:

?
(а)

p=2p=2;

(б)

p=3p=3;

(в)

p=5p=5?

Задача 59.10

Найти порядок силовской pp-подгруппы в группе Sn\mathbf{S}_{n}.

?
Задача 59.11

Сколько различных силовских pp-подгрупп в группе Sp\mathbf{S}_{p}, где pp — простое число?

?
Задача 59.12

Доказать, что силовская pp-подгруппа в группе GG единственна тогда и только тогда, когда она нормальна в GG.

?
Задача 59.13

Пусть

P={[1a01]∣ a∈Zp,p — простое число }. P=\left\{ \left.\left[\begin{smallmatrix} 1 & a \\ 0 & 1 \end{smallmatrix}\right] \right\rvert \, a \in \mathbf{Z}_{p}, \quad p \text{ — простое число }\right\} .
?
(а)

Доказать, что PP — силовская pp-подгруппа в группе SL2(Zp)\mathbf{S L}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

(б)

Найти нормализатор подгруппы PP в SL2(Zp)\mathrm{SL}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

(в)

Найти число различных силовских pp-подгрупп в SL2(Zp)\mathbf{S L}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

(г)

Доказать, что PP — силовская pp-подгруппа в группе GL2(Zp)\mathbf{G} \mathbf{L}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

(д)

Найти нормализатор подгруппы PP в GL2(Zp)\mathbf{G} \mathbf{L}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

(е)

Найти число различных силовских pp-подгрупп в GL2(Zp)\mathbf{G} \mathbf{L}_{2}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

Задача 59.14

Доказать, что подгруппа верхних унитреугольных матриц является силовской pp-подгруппой в GLn(Zp)\mathbf{G} \mathbf{L}_{n}\left(\mathbf{Z}_{p}\right).

?
Задача 59.15

В группе диэдра Dn\mathbf{D}_{n} для каждого простого делителя pp числа 2n2 n :

?
(а)

найти все силовские pp-подгруппы;

(б)

указать сопрягающие элементы для силовских pp-подгрупп.

Задача 59.16

Доказать, что образ силовской pp-подгруппы конечной группы GG при гомоморфизме группы GG на группу HH является силовской подгруппой в HH.

?
Задача 59.17

Доказать, что любая силовская pp-подгруппа прямого произведения конечных групп AA и BB является произведением силовских pp-подгрупп сомножителей AA и BB.

?
Задача 59.18

Пусть PP — силовская pp-подгруппа конечной группы GG, HH — нормальная в GG подгруппа.

?
(а)

Доказать, что пересечение P∩HP \cap H является силовской pp-подгруппой в HH.

(б)

Привести пример, показывающий, что без предположения о нормальности подгруппы HH утверждение пункта а) неверно.

Задача 59.19

Доказать, что все силовские подгруппы группы порядка 100 коммутативны.

?
Задача 59.20

Доказать, что любая группа порядка:

?
(а)

15 ;

(б)

35 ;

(в)

185 ;

(г)

255 ; коммутативна.

Задача 59.21

Сколько различных силовских 2 -подгрупп и силовских 5 -подгрупп в некоммутативной группе порядка 20?

?
Задача 59.22

Доказать, что не существует простых групп порядка:

?
(а)

36 ;

(б)

80 ;

(в)

56 ;

(г)

196 ;

(д)
Задача 59.23

Пусть pp и qq — простые числа, p<qp<q. Доказать, что:

?
(а)

если q−1q-1 не делится на pp, то любая группа порядка pqp q коммутативна;

(б)

если q−1q-1 делится на pp, то в группе невырожденных матриц вида (ab01)(a,b∈Zq)\left(\begin{array}{ll}a & b \\ 0 & 1\end{array}\right) \quad \left(a, b \in \mathbf{Z}_{q}\right) имеется некоммутативная подгруппа порядка pqp q.

Задача 59.24

Сколько элементов порядка 7 в простой группе порядка 168?

?
Задача 59.25

Пусть KK — нормальная подгруппа в pp-группе GG. Доказать, что K∩Z(G)≠1K \cap Z(G) \neq 1.

?
Задача 59.26

Пусть VV — конечномерное векторное пространство над полем FF характеристики pp и G−pG-p-группа линейных невырожденных операторов в VV. Доказать, что существует такой ненулевой вектор x∈Vx \in V, что gx=xg x=x для всех g∈Gg \in G.

?
Задача 59.27

Пусть PP — силовская pp-подгруппа в конечной группе GG и HH — подгруппа в GG, содержащая нормализатор NG(P)N_{G}(P). Доказать, что NG(H)=HN_{G}(H)=H.

?