介绍
以下[10,24],群中子集中心化子的嵌套链的最大长度克被称为c(c)-尺寸属于克(相同的数字也称为扶正器晶格的长度克,参见,例如[25]). 这里我们考虑有限的群c(c)-尺寸。这类群的种类相当广泛:例如,它包括阿贝尔群、线性群、无挠双曲群,特别是自由群。它在取子群、有限直积和有限群扩张下是封闭的,在取同态映象和任意扩张下是不封闭的。显然,每个有限组c(c)-尺寸满足扶正器的最小条件,因此,它是所谓的𝔐C类-组.
关于中心化子的最小条件是局部有限群类中一个有用的概念。的确,局部有限𝔐C类-群满足Sylow定理的类似条件[4,定理B]。周期性局部可溶𝔐C类-群满足π-子群上Hall定理的类比[5,定理1.6];此外,这些群是可解的,并且包含有限指数的幂零-by-abelian子群[5,定理2.1和2.2]。当我们把自己限制在有限的局部有限群的类上时c(c)-维度,自然会问上述结果是否可以得到加强。例如,该类中局部可解群的导出长度是根据c(c)-尺寸?另一个自然的问题是,这样的群是否包含一个在相同项上有界的有限指标的幂零-by-abelian子群。第一个问题得到了肯定的回答[21,定理1]。第二个问题的答案是否定的[21,示例1],但较弱的语句适用于:如果克是一个周期的局部可解群c(c)-尺寸k个,然后是克第二位赫希-普洛金激进分子F类2(克)包含的阿贝尔子群k个-有界指数。
在同一篇论文中[21]E.I.Khukhro提出了以下推测,并将其归因于A.V.Borovik。
博罗维克——库克罗猜想。
让克是有限的局部有限群c(c)-尺寸k个.让S公司是…的完全反像F类*(克/F类(克))在里面克然后:
非贝拉简单构成因子的个数克是有限的,并且k个-有界,
回想一下Hirsch–Plotkin激进派F类(克)是最大正规局部幂零子群。这个我-th Hirsch–Plotkin激进派F类我(克)归纳定义为:F类1(克)=F类(克)和F类我(克)是的完整反转图像F类(克/F类我-1(克))在里面克.图层E类(克)属于克是由以下所有组件生成的子组克,即它的次正规拟单子群。广义Fitting子群F类*(克)是的产品F类(克)和E类(克).
虽然推测的第(1)部分是正确的[7]第二部分是错误的。
定理1。
Borovik–Khukhro猜想的陈述(2)并不成立。
很明显,一个反例证明了定理1应该是局部有限群的无穷级数克一致有界的c(c)-商中阿贝尔子群的具有无界极小指数的维数克/S公司事实上,我们构造了无限多的反例,如下所示。对于每个整数n个>0,我们定义了一个无穷级数𝒢n个有限群的克n个,第页,其中第页遍历无穷多个素数。这个c(c)-群的维数𝒢n个以…为界n个只有。的商克=克n个,第页由相应的子组S公司(即广义Fitting子群的全逆像克n个,第页/F类(克n个,第页))与辛群同构服务提供商2n个(第页)这与Borovik–Khukhro猜想的陈述(2)相矛盾,因为克/S公司=服务提供商2n个(第页)增加了第页.
值得注意的是,我们的构建依赖于一些深层次的数论结果。它需要关于Dickson猜想和Schinzel假设H的一些结果,即在[1]. 我们感谢mathoverflow.net论坛的参与者[28],特别是向T.Tao和J.Maynard提供关于这些猜想和相关筛选方法的各种结果的信息。在定理证明之后,对这个主题进行了更详细的讨论1在节中2.
虽然Borovik–Khukhro猜想的第二部分是错误的,但它的较弱版本是成立的,至少在有限群的情况下是成立的。
定理2。
让克是有限的有限群c(c)-尺寸k个.放置克¯=克/F类三(克).小组克¯/E类(克¯)包含的阿贝尔子群k个-有界索引。
定理的证明2依赖于[21,定理1]和来自[7]. 与证明的差异[7]我们不仅限定了非贝拉构成因子的数量,还限定了它们的总体“大小”。
定理2意味着,对于有限群克,的商克/F类三(克)由广义Fitting子群包含一个指数有界的交换子群c(c)-维度,而推测是F类(克)而不是F类三(克)就够了。所以自然的问题是一个人是否可以取代F类三(克)通过F类2(克)此外,定理2只考虑有限群。因此,获得局部有限群的一些正命题将是有趣的。由于每个迭代的Hirsch–Plotkin根都包含在局部可解根中,以下似乎是猜测的“最弱”类比:克是有限的局部有限群c(c)-尺寸k个、和对(局部)可溶自由基克; 的商群克/对由广义Fitting子群包含有限指数的阿贝尔子群k个.有限群这一语句的证明遵循定理2(见推论2在节中三).
章节1包含关于中心化器的初步结果和关于简单组的一些信息。在节中2,我们给出了Borovik–Khukhro猜想的反例,并对其进行了讨论c(c)-存在这样的反例。定理2已在第节中证明三.
1准备工作
下面的引理列出了扶正器的一些众所周知的属性。
引理1.1。
让克成为一个团队,让X(X),Y(Y)成为中的子集克然后:
C类克(X(X))=⋂x个∈X(X)C类克(x个).
C类克(X(X))⩽C类克(Y(Y))当且仅当C类克(C类克(X(X)))⩾C类克(C类克(Y(Y))); 此外,C类克(X(X))=C类克(Y(Y))当且仅当C类克(C类克(X(X)))=C类克(C类克(Y(Y))).
让克成为一个团队V(V)的正规阿贝尔子群克.让¯:克→克/V(V)是自然同态。共轭作用克在V(V)引起…的动作克/V(V)在V(V).在下面的引理中,扶正器C类V(V)(Y(Y)¯)对于Y(Y)⩽克与该行动有关,因此与C类V(V)(Y(Y)).
引理1.2。
让克成为一个团队V(V)的正规阿贝尔子群克。假设中每个嵌套子群链的长度克/V(V)最多是我.然后c(c)-的尺寸克最多是2我.如果V(V)是中央,然后是c(c)-的尺寸克最多是我.
证明。
假设c(c)-的尺寸克等于k个.让
(1.1)Y(Y)0>…>Y(Y)k个
是的子组链克这样的话
(1.2)C类克(Y(Y)0)<…<C类克(Y(Y)k个).
如上所述,¯:克→克/V(V)是自然同态。鉴于(1.1)和(1.2),我们有以下包含链:
(1.3)Y(Y)¯0⩾…⩾Y(Y)¯k个,
(1.4)C类V(V)(Y(Y)0)⩽…⩽C类V(V)(Y(Y)k个),
(1.5)C类克(Y(Y)0)¯⩽…⩽C类克(Y(Y)k个)¯,
(1.6)C类V(V)(Y(Y)¯0)⩽…⩽C类V(V)(Y(Y)¯k个).
自C类克(Y(Y)我)/C类V(V)(Y(Y)我)≅C类克(Y(Y)我)¯和C类克(Y(Y)我-1)<克克(Y(Y)我)对于每个我,至少一个夹杂物的数量
C类V(V)(Y(Y)¯我-1)=C类V(V)(Y(Y)我-1)⩽C类V(V)(Y(Y)我)=C类V(V)(Y(Y)¯我) 和 C类克(Y(Y)我-1)¯⩽C类克(Y(Y)我)¯
是严格的。此外,如果C类V(V)(Y(Y)¯我-1)<C类V(V)(Y(Y)¯我),那么Y(Y)¯我-1>Y(Y)¯我.因此k个不超过链中严格夹杂物数量的总和(1.3)和(1.5)的子群克/V(V).因此k个⩽2我最后,如果V(V)是中心,然后所有夹杂物(1.4)是等式,所有包含在(1.5)都很严格。∎
备注。
我们想指出的是c(c)-引理中获得的维数1.2是锋利的。让H(H)成为有限群
1=H(H)0<H(H)1<…<H(H)我=H(H)
是最长的子组链。修复一些素数第页。对于我=0,…,我,表示为V(V)我的置换模H(H)在订单范围内第页由……的动作给出H(H)关于右陪集H(H)我通过右乘法。放置
V(V)=V(V)0⊕V(V)1⊕…⊕V(V)我
并表示为克自然半直积VH公司。我们声称c(c)-的尺寸克等于2我.
让e(电子)我是的向量V(V)我这样的话C类H(H)(e(电子)我)=H(H)我.让W公司我是的子空间V(V)跨越者e(电子)我,e(电子)我+1,…,e(电子)我很容易看出C类克(W公司我)=V(V)H(H)我也是V(V)H(H)我包含W公司我并且不包含e(电子)我-1。因此,我们有
C类克(W公司我)>C类克(W公司我-1)>…>C类克(W公司0)=C类克(V(V))
=C类克(V(V)H(H)0)>C类克(V(V)H(H)1)>…>C类克(V(V)H(H)我)=Z轴(克).
这条链条的长度正好是2我即最大可能长度。
以下引理对定理的证明至关重要2.
引理1.3([21,引理3])。
如果是初等阿贝尔第页-组E类订单的第页n个忠实地作用于有限幂零第页′-组问,则存在一系列子组
E类=E类0>E类1>E类2>…>E类n个=1
这样的话
C类问(E类0)<C类问(E类1)<…<C类问(E类n个).
引理1.4。
这个c(c)-有限群中心积的维数H(H)和K(K)至少是它们的总和c(c)-尺寸。
证明。
让克成为核心产品H(H)∘K(K).让
H(H)0<H(H)1<…<H(H)米 和 K(K)0<K(K)1<…<K(K)我
是的子群序列H(H)和K(K)使其扶正器系列严格且具有最大长度。我们可以假设H(H)和K(K)是的子组克,因此,它们的所有子组也是克.我们有C类克(H(H)我)=C类H(H)(H(H)我)∘K(K)和C类克(H(H)K(K)我)=Z轴(H(H))∘C类K(K)(K(K)我)因此,子组H(H)我和H(H)K(K)我提供一系列具有所需长度的扶正器链的子组。∎
备注。
这个c(c)-的尺寸H(H)∘K(K)可以大于c(c)-尺寸H(H)和K(K)的确,让H(H)成为团队SL公司2(三).然后H(H)是8阶四元数群和置换4阶子群的3阶循环群的半直积。不难看出c(c)-的尺寸H(H)为2。表示方式问Sylow 2-亚群H(H).如果问由两个元素生成一和b条然后是换向器[一,b条]是中心的生成器问因此H(H).让K(K)是与同构的群H(H)然后让c(c)和d日是的形象一和b条在这种同构之下。
放置克=(H(H)×K(K))/〈[一,b条][c(c),d日]〉然后让¯代表自然同态H(H)×K(K)到上面克根据定义,克是的核心产品H(H)和K(K)考虑以下系列扶正器:
(1.7)克>C类克(一¯)⩾C类克(一¯c(c)¯)⩾C类克(一¯,c(c)¯)>C类克(H(H)¯,c(c)¯)>Z轴(克).
我们有b条¯d日¯∈C类克(一¯c(c)¯)∖C类克(一¯,c(c)¯)事实上,一¯b条¯d日¯=一¯-1和
[一¯c(c)¯,b条¯d日¯]=[一¯,b条¯][c(c)¯,d日¯]=1.
因此,第三个包含在(1.7)是严格的。
我们认为3级元素没有集中一¯c(c)¯.让克¯是…的元素克订单3。在不失一般性的情况下,我们可以假设克¯不规范化中任何顺序为4的子组H(H)此外,我们可以假设一¯克¯=b条¯。假设(一¯c(c)¯)克¯=一¯c(c)¯.然后(b条¯一¯-1)(c(c)¯克¯c(c)¯-1)=1.自b条一-1是的元素H(H)订单4和c(c)¯克¯c(c)¯-1是的2元素K(K),他们的产品是4阶元素,在克.因此克¯不会集中一¯c(c)¯因此,所有夹杂物(1.7)严格且c(c)-的尺寸H(H)∘K(K)至少是5(可以证明它正好是5)。
对于有限群克,我们定义了一个非负整数λ(克)如下所示。首先,让克做一个非基督教的简单群体。如果克是一组Lie类型,那么λ(克)是与同构的Lie型群的最小Lie秩克(李秩是对应的(B类,N个)-成对[三第249页)。如果克是一个交替组,那么λ(克)是的度数克(除了小组中高音5,中高音6和中高音8它们与Lie类型的组同构,因此已经有赋值λ(克)). 放置λ(克)=1对于零星组。如果克是任意有限群,那么λ(克)是以下各项的总和λ(S公司),其中S公司超越非贝拉构成因素克.
回想一下第页-群的等级克对于给定的素数第页是初等阿贝尔的最大秩第页-的子组克.
引理1.5。
让第页∈{2,三,5}.存在正常数c(c)这样第页-任意非贝拉有限单群的秩克其顺序可被第页至少是c(c)λ(克).
证明。
对于零星的群体,没有什么可证明的。在交替组的情况下,这一事实是显而易见的。例如,对于Lie类型的组,它如下所示[14,第一部分,10-6]。∎
下一个引理直接来自李型群阶的公式[三,表16.1]和众所周知的Zsigmondy定理[27].
引理1.6。
让克是Lie型的有限单群。以下顺序的不同素数除数克至少是λ(克).
表示方式μ(克)有限群忠实置换表示的最小度克.
引理1.7([19,定理2])。
让克成为一个有限群。让𝔏是一类在取子群、同态映象和扩张下闭合的有限群。让N个成为𝔏-的根克,即最大法线𝔏-的子组克.然后μ(克)⩾μ(克/N个).
引理1.8([11,定理3.1])。
让S公司1,S公司2,…,S公司第页是有限单群。然后μ(S公司1×S公司2×…×S公司第页)=μ(S公司1)+μ(S公司2)+…+μ(S公司第页).
引理1.9。
如果S公司是有限非贝拉单群,那么μ(S公司)⩾λ(S公司).
证明。
对于交替和零星的群体,这种断言是显而易见的。如果S公司是一组具有度的忠实置换表示的Lie类型n个,然后是|S公司|小于n个通过引理1.6,不小于λ(S公司).∎
注意引理1.9也可以从关于μ(S公司)对于有限简单群S公司所有已知的Lie类型(这些数字的完整列表可以在[17,表4])。
引理1.10。
如果克是对称组的子组Sym公司n个,那么λ(克)<5n个4.
证明。
我们通过归纳法|克|.如果可溶性自由基对属于克不是平凡的,那么引理1.7意味着克/对也是的一个子组Sym公司n个不等式由归纳得出。
让对变得微不足道。如果底座Soc公司(克)属于克是非贝拉单群的直积S公司1,S公司2,…,S公司我,那么克是的半直积的子群Aut(奥特)(S公司1)×Aut(奥特)(S公司2)×…×Aut(奥特)(S公司我)和一个子组Sym公司我.引理1.8和1.9暗示λ(Soc公司(克))⩽n个.自μ(S公司)⩾5对于每个有限单群S公司,来自引理1.8由此可见我⩽n个5根据Schreier猜想克/Soc公司(克)到Sym公司我是可溶的。根据归纳假设,λ(克/Soc公司(克))⩽5我4⩽n个4。最后,我们有
λ(克)=λ(Soc公司(克))+λ(克/Soc公司(克))⩽n个+n个4=5n个4.∎
引理1.11([7,提案2.1])。
如果克是有限组c(c)-尺寸k个,那么非贝拉构成因子的数量克小于5k个.
下面的引理是[21,定理1]。
引理1.12。
如果是周期性局部可解群克具有有限的c(c)-尺寸k个,然后是商克/F类2(克)具有有限的阿贝尔子群k个-有界索引。特别是克/F类三(克)是k个-有界。
2 Borovik–Khukhro猜想的反例
表示方式Ω(n个)正整数的素除数n个计算多重性,即如果n个=第页1α1⋯第页米α米对于素数第页1,…,第页米,那么
Ω(n个)=α1+⋯+α米.
对于正整数n个和M(M),我们设置
πn个,M(M)={第页:第页是一个奇素数Ω(第页n个-1)⩽M(M)}.
很明显,以下内含物适用于n个:
(2.1)πn个,1⊆πn个,2⊆πn个,三⊆⋯.
构建反例的一个关键因素是下面的大量理论陈述。
提议2.1([1,定理C])。
对于每个正整数n个,存在一个正整数M(M)这样的话πn个,M(M)是无限的。
鉴于n个,投入
M(M)n个=最小值{M(M):πn个,M(M)是无限的} 和 πn个=πn个,M(M)n个.
因此πn个是中的第一个无限集链条(2.1).
固定一个正整数n个和一个奇素数第页.让对n个,第页成为一个特殊的秩序群体第页2n个+1和指数第页.众所周知Aut(奥特)(对n个,第页)被分开了客栈(对n个,第页)(请参见[16第404页)和中的图像输出(对n个,第页)扶正器的Aut(奥特)(对n个,第页)属于Z轴(对n个,第页)同构于辛群服务提供商2n个(第页)(请参见[三,练习8.5,第116页])。因此Aut(奥特)(对n个,第页)包含子组A类n个,第页≅服务提供商2n个(第页)集中化的Z轴(对n个,第页).我们可以形成自然半直积
X(X)n个,第页=对n个,第页A类n个,第页.
取一个素数第页具有第页≡1(国防部第页).它是已知的(请参见[22(第151页)对n个,第页具有度的忠实不可约表示第页n个在田野上𝔽第页订单的第页此外,此表示扩展为对X(X)n个,第页(请参见[2,(3A)和(3B)])。让V(V)n个,第页做一个忠实的不可还原的人𝔽第页X(X)n个,第页-尺寸模数第页n个对应于此表示形成天然半直积
克n个,第页=V(V)n个,第页X(X)n个,第页.
下一个断言列出了的一些基本属性克n个,第页这可以很容易地从这个群的定义中推断出来。
提议2.2。
以下陈述成立:
F类*(克n个,第页/V(V)n个,第页)=F类(克n个,第页/V(V)n个,第页)≅对n个,第页,
克n个,第页/(对n个,第页V(V)n个,第页)≅A类n个,第页≅服务提供商2n个(第页).
对于正整数n个,投入
n个¯=2生命周期管理(1,2,…,n个) 和 𝒢n个={克n个,第页:第页∈πn个¯}.
观察到根据定义𝒢n个是无限的。
定理3。
对于任意正整数n个,的c(c)-中每个组的维数𝒢n个不超过
(2.2)2((n个+1)2+n个M(M)n个¯).
证明。
采取克=克n个,第页∈𝒢n个根据定义,我们有第页∈πn个¯和Ω(第页n个¯-1)⩽M(M)n个¯.拉格朗日定理表明X(X)n个,第页不超过我=Ω(|X(X)n个,第页|).自
|X(X)n个,第页|=|对n个,第页||A类n个,第页|=第页2n个+1|服务提供商2n个(第页)|=第页(n个+1)2∏我=1n个(第页2我-1)
和第页2我-1划分第页n个¯-1对于每个我=1,…,n个,我们有
我=(n个+1)2+∑我=1n个Ω(第页2我-1)⩽(n个+1)2+n个Ω(第页n个¯-1)⩽(n个+1)2+n个M(M)n个¯.
现在定理遵循引理1.2.∎
现在我们证明定理1假设Borovik–Khukhro猜想的陈述(2)是正确的。固定一个正整数n个考虑一下这个集合𝒢n个.定理三意味着c(c)-群的维数𝒢n个以中给出的数字为界(2.2). 因此,每个小组克n个,第页/(对n个,第页V(V)n个,第页)≅服务提供商2n个(第页)对于第页∈πn个¯包含指数有界的交换子群,因此是正规交换子群n个但是存在一个唯一的极大真正规子群服务提供商2n个(第页),即其2阶中心,这些子组的指数随着第页.这个矛盾完成了定理的证明1.
定理1表示存在正整数k个这样,Borovik–Khukhro猜想的第二部分对于c(c)-尺寸k个另一方面c(c)-尺寸2(参见[25,定理9.3.12])给出了这些群猜想的完整版本。因此,很自然地会问c(c)-Borovik–Khukhro猜想的维度是错误的。我们已经知道3是这个数字的下限,我们不知道有更好的下限。让我们通过边界获得一个上限M(M)2.
回想一下M(M)2是最小的M(M)这样就存在无穷多个素数第页令人满意的Ω(第页2-1)⩽M(M).
自第页2-1可被24整除第页>三,很明显Ω(第页2-1)⩾6足够大的第页,因此M(M)2⩾6有一个问题属于P.Neumann[26第316页]询问质数的数量第页这样PSL公司2(第页)是六个素数的乘积是无限的。自
Ω(第页2-1)=Ω(|PSL公司2(第页)|),
对这个问题的肯定回答意味着M(M)2=6和c(c)-群的维数𝒢1不会超过2⋅(22+6)=20.
对诺依曼问题的肯定回答来自狄克逊猜想的有效性(k个-元组猜想)[9]. 这个猜想表明,对于一组有限的积分线性形式一1n个+b条1,…,一k个n个+b条k个具有一我>0,有无穷多个正整数n个这样所有这些形式都同时是素数,除非它们的乘积有固定的除数。等效地,
Ω(∏我=1k个(一我n个+b条我))=k个 对于无穷多个整数n个.
如果Dickson的猜想对三胞胎有效12n个+1,6n个+1和n个,则有无穷多个素数第页表单的第页=12n个+1这样的话n个和6n个+1也是素数和
Ω(第页2-1)=Ω(12n个⋅(12n个+2))=Ω(2三⋅三⋅n个⋅(6n个+1))=6.
Dickson和Neumann的猜想都提供了M(M)2,但就我们的目的而言,部分结果可能是令人满意的。有成熟的筛选方法可以获得此类陈述的部分结果(参见[18]详细信息)。例如[23]非常接近要求。在本文中,J.Maynard证明了对于任何形式的三元组一我n个+b条我,我=1,2,三,如果没有乘积的固定除数,就有无限多个正整数n个这样的话
Ω(∏我=1三(一我n个+b条我))⩽7.
特别是,有无限多n个这样,产品n个⋅(6n个+1)⋅(12n个+1)至多有七个素因子,因此有无穷多个整数米这样的话Ω(米(米2-1))⩽11不幸的是,我们不能保证米在这个结果中。尽管如此,在一封私人信件中,J·梅纳德表示相信,一个人可以证明有无限多个素数第页这样的话Ω(第页(第页2-1))⩽11,或同等Ω(第页2-1)⩽10通过稍微改变他的证明。这意味着c(c)-群的维数𝒢1不要超过28。
命题2.1,这在中也得到了证明[1]通过使用筛分方法,有以下改进[1,推论4.2]:素数无穷多第页这样的话Ω(第页2-1)⩽21。该声明意味着M(M)2⩽21因此,下面是定理的一个结果三.
很明显第页在模块的构造中V(V)1,第页可以进行选择,以便第页不会分裂|X(X)1,第页|.然后可以将子组的描述应用于SL公司2(第页)≅服务提供商2(第页)≅A类1,第页、该组的字符表和结果[20]计算表示的字符X(X)1,第页对应于模块V(V)1,第页并使用它计算c(c)-的尺寸克1,第页.
备注(2018年6月)。
根据D.R.Heath-Brown的最新结果[6,定理A.1],有无穷多个素数第页具有Ω(第页2-1)⩽11这一结果可以提高推论中的界限1至30。
3定理的证明2
在论文的其余部分克表示有限群和k个表示c(c)-的尺寸克第节中定义了函数λ1。我们首先在层上限定λ的值E类(克)属于克.
提议3.1。
存在一个通用常数b条这样的话λ(E类(克))⩽b条⋅k个对于每个克.
证明。
自从c(c)-子组的维数不超过c(c)-我们可以假设克=E类(克).通过引理1.4,我们也可以假设克是准单的。让¯是来自的自然同态克到克/Z轴(克).注意如果克¯是零星群,或是有界李秩的李型群,或有界度的交替群,那么我们可以选择b条大到足以使命题变得琐碎。所以我们可以假设克¯是一个具有足够大度的交替群,或者是一个拥有足够大李秩的经典群。
假设第页是以下顺序的素除数克¯满足以下两个属性。首先,它与中心的阶互质Z轴(克)第二,存在严格嵌套的第页-元素的长度我由以下线性函数限定λ(克)(不取决于克)不同集合的中心化子是不同的。很明显第页-的元素克¯可以在表单中显示M(M)¯对于某些子集M(M)属于克也包括第页-元素。让M(M)0⊂M(M)1⊂…⊂M(M)我⊂克是的子集链第页-元素,以便
C类克¯(M(M)¯0)>C类克¯(M(M)¯1)>…>C类克¯(M(M)¯我).
根据互质作用的性质,C类克¯(M(M)我¯)=C类克(M(M)我)¯.因此
C类克(M(M)0)>C类克(M(M)1)>…>C类克(M(M)我).
因此我至多是c(c)-的尺寸克由于它由以下线性函数限定λ(克),所需的不等式如下。因此,仍需确定这样一个素数第页对于每个克.
让我们考虑以下条件第页不划分顺序Z轴(克).的每个素数除数Z轴(克)是舒尔乘数阶的素数M(M)(克¯)属于克¯。所有有限简单群的Schur乘子的阶都是已知的,可以在中找到,例如[15,第6.1节]。由于这些结果,如果M(M)(克¯)不是{2,三}-组,然后克¯与同构A类n个(q个)或A类n个2(q个)以及M(M)(克¯)划分6(q个2-1).所以第页应根据这些限制进行选择。
现在我们考虑以下第二个条件第页也就是,中心化子链最大长度的线性下限第页-元素。如果克是交替组中高音n个,那么我们可以第页为5。对于1⩽我⩽n个5,我们可以选择嵌套集M(M)我包括我不相交的5个循环。它们的扶正器形成一条长度超过n个5-1.根据λ的定义,得出λ(克)5-1作为的下限我.
让克¯是序域上的经典群q个.根据[8,提案7-12],小组克¯包含与拟单子群的中心积同构的子群H(H)1,H(H)2,…,H(H)秒,其中每H(H)我是一组Lie类型A类三或A类三2在订单字段上q个此外,数字秒这些因素中至少有λ(克)-64根据Zsigmondy定理,存在一个素数第页划分每个的顺序H(H)我,但不是6(q个2-1)对于每个我=1,…,秒,让小时我∈H(H)我成为秩序的要素第页.然后小时我不在中心位置H(H)我.因此
C类克¯(小时1)>C类克¯(小时1,小时2)>…>C类克¯(小时1,小时2,…,小时秒),
我们发现了一系列严格的第页-长度至少为λ(克)-64-1这一命题得到了证明。∎
提议3.2。
存在一个通用常数d日这样的话λ(克)⩽d日⋅k个对于每个克.
证明。
让对是…的可溶自由基克.如果P(P)是的Sylow子组对,那么克/对≅N个克(P(P))/(对∩N个克(P(P)))所以非贝拉成分因子N个克(P(P))和克重合。此外c(c)-的尺寸N个克(P(P))作为的子组克最多是k个因此,我们可以假设对是的Fitting子组克.
放置克¯=克/对.让我是socle的非贝拉构成因子数L(左)¯属于克¯(请注意L(左)¯是非贝拉简单群的直积)。商克¯/L(左)¯是对称群的子群对可解群的扩展Sym公司我.引理1.11意味着我<5k个.因此λ(克¯/L(左)¯)<25k个4由Lemma1.10因此,足以表明λ(L(左)¯)⩽d日′⋅k个对一些人来说d日′特别是,我们可以假设克与的完整反转图像一致L(左)¯在里面克.
让ℱ是非贝拉构成因子的集合C类克(对).对于素数第页,表示为ℱ第页非贝拉构成因子集克/C类克(O(运行)第页′(对))其顺序可被第页(此处O(运行)第页′(对)代表最大值第页′-的子组对). 根据Feit–Thompson定理[12]和汤普森-格劳伯曼定理[13,第二章,推论7.3],每个有限非贝叶斯单群的阶都可以被2整除,并且不与15互素。自对=O(运行)第页′(对)O(运行)q个′(对)对于不同的素数第页和q个,我们有C类克(O(运行)第页′(对))∩C类克(O(运行)q个′(对))=C类克(对)因此,每个非贝拉构成因子克包含在中ℱ∪ℱ2∪ℱ三∪ℱ5因此,为了证明这个命题,用以下线性函数限定这四个集合中每一个λ的值之和就足够了k个.
放置K(K)=C类克(对).自K(K)¯=K(K)对/对在中正常克¯,它是以下元素的直接产物ℱ.让S公司¯加入ℱ然后让S公司是…的完全反像S公司¯在里面K(K).然后S公司(∞),即导出的级数中的最小项S公司,是S公司¯这在中是正常的K(K),因此它是K(K)因此ℱ是层的组成因子E类(K(K)).自E类(K(K))是的子组E类(克),数字λ(K(K))以为界b条⋅k个对于一些常量b条由于提议3.1.
放置K(K)第页=克/C类克(O(运行)第页′(对))对于第页∈{2,三,5}很明显K(K)第页是某些非贝拉构成因子的直积的推广克通过幂零第页′-小组。根据定义,K(K)第页忠实于O(运行)第页′(对)它的Sylow也是第页-子组P(P).小组P(P)是Sylow的直接产品第页-元素的子群ℱ第页.通过引理1.5,P(P)包含一个基本阿贝尔第页-秩从下到下有界的群c(c)∑S公司∈ℱ第页λ(S公司)对于某些正常数c(c).它来自引理1.3那个c(c)∑S公司∈ℱ第页λ(S公司)⩽k个.最后,
λ(克)⩽三k个c(c)+b条⋅k个
根据需要。∎
现在我们准备完成定理的证明2.放置克¯=克/F类三(克).让F类¯*是的广义拟合子群克¯.商克¯/F类¯*与外自同构群的一个子群同构输出(F类¯*)属于F类*后者是输出(F类(克¯))和输出(E类(克¯)).通过引理1.12,的顺序F类(克¯)因此输出(F类(克¯))有界于k个因此,足以证明输出(E类(克¯))包含的阿贝尔子群k个-有界索引。
如果E类(克¯)是组件的产物问1,问2,…,问秒,那么输出(E类(克))是半直积的子群输出(问1)×输出(问2)×…×输出(问秒)和一些亚组Sym公司秒.根据引理1.11,数字秒有界于k个因此,足以证明组件的外自同构群的直积具有k个-有界索引。小组输出(问我)是对应单群的外自同构群的子群S公司我=问我/Z轴(问我)(请参见[15,推论5.1.4])。如果S公司我是一个交替或零星的组,那么输出(S公司我)最多为4。如果S公司我是Lie型的一组,则是中域自同构的循环子群的指数输出(S公司我)根据Lie秩有界S公司我(请参见[15,定理2.5.1和2.5.12])。由于提议3.2,每个S公司我有界于k个.定义A类我如果S公司我不是Lie类型的组,并且S公司我否则。直接产品指数A类1×…×A类秒在里面输出(S公司1)×…×输出(S公司秒)是k个-受到前面的评论的限制。这就完成了定理的证明。
从小组开始观察克¯/Soc公司(克¯)是克/F类三(克)就其层次而言,以下是定理2的直接结果。
推论2。
让克是有限群c(c)-尺寸k个然后让对是它的可溶自由基。放置克¯=克/对然后是小组克¯/Soc公司(克¯)包含的阿贝尔子群k个-有界索引。