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feat(algebra1): aggiunge risultati immediati tramite Sylow
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-1
@@ -122,7 +122,30 @@
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\times \gen{h} \cong \ZZ_p \times \ZZ_p$. Infine, poiché
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$\abs{\gen{g} \gen{h}} = p^2$, vale anche che
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$G = \gen{g} \gen{h}$, da cui la tesi.
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\end{example}
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\end{example} \medskip
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La formula delle classi di coniugio permette di dimostrare
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agevolmente un'altra proposizione sui $p$-gruppi, come la:
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\begin{proposition}
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Sia $G$ un $p$-gruppo di ordine $p^n$ con $\abs{Z(G)} = p$
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con $n \geq 2$. Allora esiste un elemento $x \in G$ tale
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per cui $\abs{Z_G(x)} = p^{n-1}$.
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\end{proposition}
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\begin{proof}
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Si consideri la formula delle classi di coniugio:
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\[ \abs{G} = \abs{Z(G)} + \sum_{g \in \rotations \setminus Z(G)} \frac{\abs G}{\abs{Z_G(g)}}, \]
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dove $\rotations$ è un insieme dei rappresentanti delle
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classi di coniugio. Allora vale che:
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\[ p^n = p + \sum_{g \in \rotations \setminus Z(G)} \frac{\abs G}{\abs{Z_G(g)}}. \]
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Se non esistesse $x \in G$ (e quindi, equivalentemente,
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in $\rotations$) tale per cui $\abs{Z_G(x)} = p^{n-1}$, la somma a destra
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sarebbe divisibile almeno per $p^2$, e quindi, poiché
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$n \geq 2$, $p^2$ dovrebbe dividere $p$, \Lightning. Pertanto
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tale elemento $x$ esiste e la tesi è dimostrata.
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\end{proof} \medskip
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Si mostra infine una proposizione riguardante il normalizzatore
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Binary file not shown.
+59
-2
@@ -91,7 +91,32 @@
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sicuramente iniettiva (infatti $gx = hx \implies g = h$),
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e quindi $\abs{\Stab(X)} \leq \abs{X} = p^i$. Si deduce
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dunque che $\abs{\Stab(X)} = p^i$, da cui la tesi.
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\end{proof} \bigskip
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\end{proof}
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\begin{example}
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Sia $G$ un $p$-gruppo di ordine $p^n$ con $n \geq 4$
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tale per cui
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$\abs{Z(G)} = p$. Si dimostra allora che $G$ ammette un sottogruppo abeliano di ordine $p^3$. \medskip
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Per il Primo teorema di Sylow, in ogni tale gruppo $G$
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si può estrarre un $p$-sottogruppo $H$ di ordine $p^4$.
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Pertanto è sufficiente dimostrare la tesi per $n = 4$,
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dacché un sottogruppo di $H$ è in particolare un sottogruppo
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di $G$. \medskip
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Poiché $G$ è un $p$-gruppo tale per cui $\abs{Z(G)} = p$,
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esiste $x \in G$ tale per cui $Z_G(x)$ ha ordine $p^3$.
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Chiaramente $Z(G) \leq Z(Z_G(x))$, e analogamente
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$\gen{x} \leq Z(Z_G(x))$. Pertanto $\abs{Z(Z_G(x))}$ ha
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almeno $p^2$ elementi. Se però valesse
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$\abs{Z(Z_G(x))} = p^2$, $Z_G(x) \quot Z(Z_G(x))$ sarebbe
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ciclico, e quindi $Z_G(x)$ abeliano, \Lightning. Quindi
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$Z(Z_G(x))$ ha ordine $p^3$ e coincide con $Z_G(x)$, da
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cui la tesi.
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\end{example} \bigskip
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Si dimostra adesso il Secondo teorema di Sylow, che mostra
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@@ -150,7 +175,17 @@
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$\pi_H\inv(\gen{xH})$ è un sottogruppo di $N_P(H)$ di ordine
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$p \cdot p^i = p^{i+1}$ che contiene $H$, da cui
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la tesi.
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\end{proof} \bigskip
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\end{proof}
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\begin{remark}
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In particolare, se $G$ è un gruppo abeliano finito, per il
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Secondo teorema di Sylow vale che $G(p)$, la $p$-componente
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di $G$, è unica in quanto $p$-Sylow di un gruppo abeliano
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(infatti l'insieme dei coniugati di un sottogruppo in un gruppo abeliano è sempre banale). Allora $G$ è esattamente
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il prodotto diretto dei suoi $p$-Sylow.
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\end{remark}
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\bigskip
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Si dimostra infine il Terzo teorema di Sylow, che riguarda
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@@ -210,4 +245,26 @@
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le orbite sono non banali, e quindi $\abs{\Stab(H)} \neq p^n$),
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deve dunque valere $n_p \equiv 1 \pod 1$, da cui la tesi.
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\end{proof}
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\begin{example}
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Si mostra che in un gruppo $G$ di ordine $5 \cdot 11 \cdot 17$
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esiste un elemento di ordine $11 \cdot 17$. \medskip
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Si consideri un $11$-Sylow $P_{11}$ e un $17$-Sylow $P_{17}$.
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Questi sottogruppi hanno ordine $11$ e $17$, e quindi
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sono ciclici. Pertanto esistono $x$, $y \in G$ tali per
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cui $P_{11} = \gen{x}$ e $P_{17} = \gen{y}$. \medskip
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Si consideri $n_{11}$: $n_{11}$ deve dividere $5 \cdot 17$,
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e quindi $n_{11} \in \{1, 5, 17, 5 \cdot 17\}$. Tuttavia
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$n_{11} \equiv 1 \pod{11}$ solo se $n_{11} = 1$. Quindi
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$P_{11}$ è l'unico $11$-Sylow, e pertanto è caratteristico,
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e dunque normale. Analogamente si verifica che $n_{17} = 1$,
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e quindi che anche $P_{17}$ è normale. \medskip
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Poiché $P_{11}$ e $P_{17}$ sono $p$-gruppi relativi a primi
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distinti, la loro intersezione è banale. Pertanto
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$x$ e $y$ commutano, e allora $\ord(xy) = \ord(x) \ord(y) =
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11 \cdot 17$.
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\end{example}
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\end{document}
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