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@ -78,16 +78,16 @@
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$s r^k \xmapsto{\varphi} [h \mapsto sr^k h (sr^k)\inv]$.
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\end{example}
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Si illustra adesso un lemma che verrà riutilizzato successivamente per classificare
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Si illustrano adesso due lemmi che verranno riutilizzati successivamente per classificare
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i gruppi di ordine $pq$.
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\begin{nlemma}
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\begin{lemma}
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Siano $\varphi$, $\psi : K \to \Aut(H)$ tali per cui esistono
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$\alpha \in \Aut(H)$ e $\beta \in \Aut(K)$ che soddisfano la seguente
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identità:
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\[ \alpha \circ \varphi_k \circ \alpha\inv = \psi_{\beta(k)} \qquad \forall k \in K. \]
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\[ \alpha \circ \varphi_k \circ \alpha\inv = \psi_{\beta(k)}, \qquad \forall k \in K. \]
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Allora vale che $H \rtimes_\varphi K \cong H \rtimes_\psi K$.
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\end{nlemma}
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\end{lemma}
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\begin{proof}
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Si costruisce la mappa $F : H \rtimes_\varphi K \to H \rtimes_\psi K$ tale
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@ -99,13 +99,59 @@
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desiderato dalla tesi.
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\end{proof}
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\begin{lemma}
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Siano $\ZZmod q \rtimes_\varphi \ZZmod p$ e
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$\ZZmod q \rtimes_\psi \ZZmod p$ due prodotti
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semidiretti con $p$, $q$ primi tali per cui
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$p$ è minore di $q$ e $p \mid q-1$. Allora,
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se $\varphi$ e $\psi$ sono entrambi omomorfismi non banali,
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$\ZZmod q \rtimes_\varphi \ZZmod p$ è isomorfo
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a $\ZZmod q \rtimes_\psi \ZZmod p$.
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\end{lemma}
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\begin{proof}
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Poiché $\ZZmod p$ è ciclico, sia $\varphi$ che
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$\psi$ sono univocamente determinati come
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omomorfismi da $\varphi_{\cleq 1}$ e
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$\psi_{\cleq 1}$. In particolare, affinché i due
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omomorfismi non siano banali, gli ordini di
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queste valutazioni devono entrambi essere $p$,
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dato che $\ord(\varphi_{\cleq 1})$, $\ord(\psi_{\cleq 1})
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\mid \ord(\cleq 1) = p$. \medskip
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Poiché $\Aut(\ZZmod q) \cong \ZZmod{(q-1)}$ è ciclico,
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$\ord(\varphi_{\cleq 1}) = \ord(\psi_{\cleq 1}) \implies \gen{\varphi_{\cleq 1}} = \gen{\psi_{\cleq 1}}$, e quindi
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esiste\footnote{
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Si scarta la possibilità in cui $\ell = 0$ dal
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momento che altrimenti $\varphi_{\cleq 1}$ sarebbe
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l'identità di $\Aut(\ZZmod q)$.
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} $\ell \in \{1, \ldots, p-1\}$ tale per cui $\varphi_{\cleq 1} = \psi_{\cleq 1}^\ell$. Si osserva inoltre
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che $\psi_{\cleq 1}^\ell = \psi_{\cleq \ell}$. \medskip
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Sia $\beta \in \Aut(\ZZmod p)$ l'automorfismo\footnote{
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$\beta$ è in effetti un automorfismo dal momento
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che $\ell \neq 0$, e quindi $\cleq \ell$ è un altro
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generatore di $\ZZmod p$.
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} di $\ZZmod p$ univocamente
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determinato da $\beta(\cleq 1) = \cleq \ell$. Allora
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vale che:
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\[ \varphi_{\cleq n} = \varphi_{\cleq 1}^n =
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\psi_{\cleq \ell}^n = \psi_{n \cleq \ell} = \psi_{\beta(\cleq n)}, \qquad \forall \cleq n \in \ZZmod p. \]
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Si conclude allora per il \textit{Lemma 1} che
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$\ZZmod q \rtimes_\varphi \ZZmod p$ è isomorfo
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a $\ZZmod q \rtimes_\psi \ZZmod p$.
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\end{proof}
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\begin{proposition}
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Sia $G$ un gruppo di ordine $pq$ con $p$ e $q$ primi tali per cui $p < q$. Allora $G$ è
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isomorfo a $\ZZ_{pq}$ se $p \nmid q-1$. Altrimenti $G$ è isomorfo a $\ZZmod{pq}$ o
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a $\ZZmod q \rtimes_\varphi \ZZmod p$ con $\varphi : \ZZmod p \to \Aut(\ZZmod q)$
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univocamente determinata dalla relazione
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$\cleq 1 \xmapsto{\varphi} f$ con $f$ un qualsiasi elemento
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di ordine $p$ di $\Aut(\ZZmod q)$ (ossia $\varphi$ non è banale).
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di ordine $p$ di $\Aut(\ZZmod q)$ (ossia $\varphi$ non è banale). In particolare esiste un solo gruppo non abeliano
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di ordine $pq$ a meno di isomorfismo.
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\end{proposition}
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\begin{proof}
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@ -119,7 +165,7 @@
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Per il Teorema di decomposizione di un gruppo in un prodotto semidiretto,
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$G$ è isomorfo al prodotto semidiretto $H \rtimes_\varphi K$ con
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$\varphi : K \to \Aut(H)$ tale per cui $k \xmapsto{\varphi} [h \mapsto k h k\inv]$.
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Si osserva che $H \cong \ZZmod q$, $\Aut(H) \cong \ZZmod{q-1}$ e analogamente che
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Si osserva che $H \cong \ZZmod q$, $\Aut(H) \cong \ZZmod{(q-1)}$ e analogamente che
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$K \cong \ZZmod p$. \medskip
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@ -130,12 +176,34 @@
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Altrimenti $\MCD(p, q-1) = p$, e quindi $\Im \varphi$ può essere banale (riconducendoci
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al caso di prima, in cui $G \cong \ZZmod{pq}$), oppure $\abs{\Im \varphi} = p$. Si
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mostra adesso che i prodotti semidiretti su $\varphi$ non banale sono tutti isomorfi
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a prescindere dalla scelta di $\varphi$. \medskip
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%TODO: terminare la discussione del caso in cui p divide q-1
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al caso di prima, in cui $G \cong \ZZmod{pq}$), oppure $\abs{\Im \varphi} = p$, e in tal caso $G$ è isomorfo,
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per\footnote{
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Infatti $H \cong \ZZmod q$ e $K \cong \ZZmod p$, e
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quindi i prodotti semidiretti tra $H$ e $K$
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sono gli stessi di $\ZZmod q$ e $\ZZmod p$.
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} il \textit{Lemma 2}, a tutti i prodotti semidiretti
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non banali (e quindi, a meno di isomorfismo, ne esiste
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soltanto uno). Tale prodotto semidiretto dà luogo ad
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un gruppo non abeliano\footnote{
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Se $H \rtimes_\varphi K$ con
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$\varphi$ non banale fosse un gruppo abeliano, allora
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$\{e\} \times K$ sarebbe normale. Pertanto,
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$(h',k')(e,k)(h',k')\inv$ dovrebbe appartenere
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a $\{e\} \times K$. Tuttavia vale che:
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\[ (h',k')(e,k)(h',k')\inv =
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(h', k' k)(\varphi_{{k'}\inv}({h'}\inv), {k'}\inv) =
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(h' \varphi_{k}({h'}\inv), k), \]
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e quindi dovrebbe valere $\varphi_k(h') = h'$
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per ogni $h' \in H$. In tal caso però
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$\varphi_k$ sarebbe l'identità per ogni $k \in K$,
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e $\varphi$ sarebbe quindi in particolare banale.
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}, e pertanto non può essere
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isomorfo a $\ZZmod{pq}$.
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\end{proof}
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In particolare, si osserva che se $G$ non abeliano ha ordine $pq$,
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allora $Z(G)$ è banale. Infatti $\abs{Z(G)} \neq p$, $q$
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(altrimenti $G \quot{Z(G)}$ sarebbe ciclico, e quindi
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$G$ sarebbe abeliano), né tantomeno $\abs{Z(G)} = pq$.
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\end{document}
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