Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings

Let $X$ be a subset of the set of positive integers. A subgroup $H$ of a group $G$ is called $X$-subnormal in $G$ if there exists a chain of subgroups $H = H_0 ⊆ H_1 ⊆ … ⊆ H_n = G$ such that $|H_i : H_{i-1}| ∈ X$ for all $i$. We study the solubility and $r$ -solubility of a finite group $G = AB$ wit...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Knyagina, V. N., Tyutyanov, V. N., Княгина, В. Н., Тютянов, В. Н.
Format: Artikel
Sprache:Russisch
Englisch
Veröffentlicht: Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2014
Online Zugang:https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2235
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
Завантажити файл: Pdf

Institution

Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
_version_ 1860508188580773888
author Knyagina, V. N.
Tyutyanov, V. N.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
author_facet Knyagina, V. N.
Tyutyanov, V. N.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
author_sort Knyagina, V. N.
baseUrl_str https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/oai
collection OJS
datestamp_date 2019-12-05T10:26:46Z
description Let $X$ be a subset of the set of positive integers. A subgroup $H$ of a group $G$ is called $X$-subnormal in $G$ if there exists a chain of subgroups $H = H_0 ⊆ H_1 ⊆ … ⊆ H_n = G$ such that $|H_i : H_{i-1}| ∈ X$ for all $i$. We study the solubility and $r$ -solubility of a finite group $G = AB$ with some restrictions imposed on the subgroups $A$ and $B$ and on the set $X$ .
first_indexed 2026-03-24T02:21:14Z
format Article
fulltext УДК 512.542 В. Н. Тютянов (Гомел. фил. Междунар. ун-та „МИТСО”, Беларусь), В. Н. Княгина (Гос. учреждение образования „Гомел. инж. ин-т” МЧС Республики Беларусь) ФАКТОРИЗАЦИИ КОНЕЧНЫХ ГРУПП r-РАЗРЕШИМЫМИ ПОДГРУППАМИ С ЗАДАННЫМИ ВЛОЖЕНИЯМИ Let X be a subset of the set of positive integers. A subgroup H of a group G is called X-subnormal in G if there exists a chain of subgroups H = H0 ⊆ H1 ⊆ . . . ⊆ Hn = G such that |Hi : Hi−1| ∈ X for all i. We study the solubility and r-solubility of a finite group G = AB with some restrictions imposed on subgroups A and B and on the set X. Нехай X — деякa пiдмножина множини натуральних чисел. Пiдгрупа H називається X-субнормальною пiдгрупою групи G, якщо iснує ланцюжок пiдгруп H = H0 ⊆ H1 ⊆ . . . ⊆ Hn = G такий, що |Hi : Hi−1| ∈ X для всiх i. У данiй роботi встановлено розв’язнiсть i r-розв’язнiсть скiнченної групи G = AB з деякими обмеженнями на пiдгрупи A i B, а також на множину X. Введение. Будем рассматривать только конечные группы. Пусть N и P — множества всех натуральных и всех простых чисел соответственно. Для фиксированных чисел t ∈ N и r ∈ P положим Pt = {pk | p ∈ P, k ∈ {0} ∪ N, k ≤ t}, Ptr = {pk | p ∈ P \ {r}, k ∈ {0} ∪ N} ∪ {rk | k ∈ {0} ∪ N, k ≤ t}, P∞ = {pk | p ∈ P, k ∈ {0} ∪ N}, L = {2, 4} ∪ {2n− 1|n ∈ N}. Всюду в дальнейшем будем считать, что X — одно из введенных выше множеств. ПодгруппаH называется X-субнормальной подгруппой группыG, если существует цепочка подгрупп H = H0 ⊆ H1 ⊆ . . . ⊆ Hn = G такая, что |Hi : Hi−1| ∈ X для всех i, при этом используется обозначение H Xsn G. Данную цепочку будем называть X-субнормальной цепочкой для подгруппы H . Если X = P, получаем понятие P-субнормальности, введенное в работе [1], в которой изучены свойства конечных групп с P-субнормальными силовскими подгруппами. В работе [2] описаны группы с P-субнормальными 2-максимальными подгруппами и группы с P-субнор- мальными примарными циклическими подгруппами. Если X = P2, получаем понятие P2-субнормальности. В [3] изучались конечные факторизу- емые группы G = AB при условии, что A и B P2-субнормальны в G. В частности, в теореме 1 этой работы, без использования классификации конечных простых групп, установлена разре- шимость группы G при условии, что A и B разрешимы. В данной работе устанавливаются разрешимость и r-разрешимость конечной группы G = = AB с Ptr-, P∞- и L-субнормальными разрешимыми или r-разрешимыми подгруппамиA иB. c© В. Н. ТЮТЯНОВ, В. Н. КНЯГИНА, 2014 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 10 1431 1432 В. Н. ТЮТЯНОВ, В. Н. КНЯГИНА При доказательстве теорем используются результаты Л. С. Казарина [4] и Р. Гуральника [5], полученные на основе классификации конечных простых групп. Доказаны следующие три теоремы. Теорема 1. Пусть A и B — L-субнормальные подгруппы конечной группы G и G = AB. Если A и B разрешимы, то G разрешима. Теорема 2. Пусть G — конечная группа и r ∈ π(G) \ {2, 3, 7}. Если A и B — P∞-суб- нормальные r-разрешимые подгруппы группы G и G = AB, то G является r-разрешимой группой. Теорема 3. Пусть G — конечная группа и r ∈ π(G). Если A и B — P2 2-субнормальные r-разрешимые подгруппы G и G = AB, то G является r-разрешимой группой. Пример. Простая неабелева группа PSL2(7) является произведением P3-субнормальной подгруппы [Z7]Z3 индекса 23 и P-субнормальной симметрической подгруппы S4. Однако PSL2(7) не является r-разрешимой для всех r ∈ {2, 3, 7}. Поэтому в теореме 1 множество L не может содержать 23, в теореме 2 условие r ∈ π(G) \ {2, 3, 7} отбросить нельзя, а в теореме 3 условие P2 2-субнормальности нельзя заменить условием P3 2-субнормальности. 1. Вспомогательные результаты. Принятые обозначения стандартны, их можно найти в [6]. Через π(G) обозначается множество всех простых делителей порядка конечной группы G; Sylp(G) — множество всех силовских p-подгрупп группы G. Запись G = [A]B означает, что группа G является полупрямым произведением подгрупп A и B с нормальной подгруппой A. Лемма 1 ([4], теорема 3). Конечная группа G, представимая в виде произведения двух сво- их разрешимых подгрупп нечетных индексов, разрешима. Лемма 2 ([5], теорема 1). Пусть G — простая неабелева группа, H < G и |G : H| = pa, где p — простое число. Тогда имеет место одно из следующих утверждений: (a) G ' An, H ' An−1, где n = pa; (b) G ' PSLr(q), H — параболическая подгруппа в G, |G : H| = qr − 1 q − 1 = pa и r — простое число; (c) G ' PSL2(11), H ' A5; (d) G 'M23, H 'M22 или G 'M11, H 'M10; (e) G ' PSU4(2) ' PSp4(3), H — параболическая подгруппа индекса 27. В частности, только группа PSL2(7) имеет подгруппы двух различных примарных индек- сов. Следующие две леммы известны для конечных групп с P-субнормальными подгруппами [1] (леммы 3.1, 4.1). Для групп с Pt-субнормальными подгруппами они доказаны в [3] (леммы 6 и 7). Доказательства для групп с P∞-, Ptr- и L-субнормальными подгруппами практически дублируют рассуждения из [3], поэтому мы их не приводим. Лемма 3. Пусть A и B — X-субнормальные подгруппы конечной группы G = AB. Пусть существует цепочка A = A0 ⊂ A1 ⊂ . . . ⊂ An = G такая, что |Ai : Ai−1| ∈ X для всех i. Тогда пересечение Ak ∩ B является X-субнормальной подгруппой в Ak для всех k. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 10 ФАКТОРИЗАЦИИ КОНЕЧНЫХ ГРУПП r-РАЗРЕШИМЫМИ ПОДГРУППАМИ . . . 1433 Лемма 4. ПустьH — подгруппа конечной группыG, N — нормальная подгруппа вG. Тогда справедливы следующие утверждения: 1) если H Xsn G, то (H ∩N) Xsn N и HN/N Xsn G/N ; 2) если N ⊆ H и H/N Xsn G/N, то H Xsn G; 3) если H ⊆ K ⊆ G, H Xsn K, K Xsn G, то H Xsn G; 4) если H Xsn G, то Hg Xsn G для любого g ∈ G. Лемма 5. Если X ≤ Y ≤ G и N — субнормальная подгруппа в конечной группе G, то |Y ∩N : X ∩N | делит |Y : X|. Доказательство. По условию существует цепочка подгрупп G = N0 ≥ N1 ≥ . . . ≥ Nm = N, в которой подгруппа Ni+1 нормальна в Ni для всех i. Поскольку N1 — нормальная подгруппа группы G, то XN ⊆ Y N ⊆ G и X/X ∩N1 ' XN1/N1 ⊆ Y N1/N1 ' Y/Y ∩N1. По теореме Лагранжа существует натуральное число k такое, что k · |X| |X ∩N1| = |Y | |Y ∩N1| , k|Y ∩N1 : X ∩N1| = |Y : X|. Таким образом, если N = N1 нормальна в G, лемма справедлива. Теперь можно применить индукцию к подгруппам X ∩ N1 ⊆ Y ∩ N1 и субнормальной в Y ∩ N1 подгруппе Y ∩ N . По индукции |Y ∩N : X ∩N | делит |Y ∩N1 : X ∩N1|, поэтому |Y ∩N : X ∩N | делит |Y : X|. Лемма доказана. 2. Доказательство основных результатов. Доказательство теоремы 1. Пусть A и B — L-субнормальные разрешимые подгруппы группы G и G = AB. Докажем, что группа G разрешима. Предположим, что утверждение неверно и группа G — контрпример минимального порядка. Докажем, что в условиях теоремы подгруппы A и B можно считать максимальными подгруппами группы G. По условию существуют цепочки A = A0 ⊂ A1 ⊂ . . . ⊂ An−1 ⊂ An = G, |Ai : Ai−1| ∈ L, i = 1, . . . , n, B = B0 ⊂ B1 ⊂ . . . ⊂ Bm−1 ⊂ Bm = G, |Bj : Bj−1| ∈ L, j = 1, . . . ,m. Подгруппа A L-субнормальна в An−1. Поскольку |An−1| < |G|, то по индукции An−1 разрешима и |G : An−1| ∈ L. Аналогично, по индукции Bm−1 разрешима и |G : Bm−1| ∈ L. По тождеству Дедекинда An−1 = A(An−1 ∩B), Bm−1 = B(Bm−1 ∩A). Ясно, что G = An−1Bm−1 и |G : An−1| ∈ L, |G : Bm−1| ∈ L. Поэтому без ущерба для доказательства можно считать подгруппы A и B максимальными в группе G. Из определения L-субнормальности следует, что каждый из индексов подгрупп A и B равен либо 2, либо 4, либо является нечетным числом. Если индексы подгрупп A и B — нечетные числа, то по лемме 1 группа G разрешима. Если индекс хотя бы одной из подгрупп A или B равен 2 или 4, то G также разрешима. Теорема 1 доказана. Доказательство теоремы 2. Пусть A и B — некоторые r-разрешимые P∞ -субнормаль- ные подгруппы конечной группы G = AB, r ∈ π(G) \ {2, 3, 7}. Предположим, что теорема ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 10 1434 В. Н. ТЮТЯНОВ, В. Н. КНЯГИНА 2 неверна и G — контрпример наименьшего порядка. Как и при доказательстве теоремы 1, можно показать, что подгруппы A и B следует считать максимальными в G. Из определения P∞-субнормальности вытекает, что |G : A| = pl, |G : B| = qs, где {p, q} ⊆ π(G). Пусть сначала p 6= q. Если G — простая неабелева группа, то по лемме 2 она изоморф- на PSL2(7). Следовательно, G — r′-группа. Это противоречит тому, что G — минимальный контрпример. Поэтому в группе G имеется собственная минимальная нормальная подгруппа N . В силу леммы 4 условия теоремы наследуются фактор-группами группы G, поэтому N = = N1×. . .×Nk, гдеNi — изоморфные простые неабелевы группы иN не является r-разрешимой группой. Поскольку N не r-разрешима, то N * A и N * B. Так как A и B максимальны в G, то G = AN = BN . Из равенств |G : A| = pl, |G : B| = qs следует, что G = AP = BQ для P ∈ Sylp(G), Q ∈ Sylq(G). В силу приведенных факторизаций имеем |A||N | |A ∩N | = |A||P | |A ∩ P | или |N | |A ∩N | = |P | |A ∩ P | = pl. Следовательно, N имеет подгруппу индекса pl. Точно так же N имеет подгруппу индекса qs. Отсюда легко заключить, что N1 имеет подгруппы примарных индексов pα и qβ , где α ≥ 1, β ≥ 1. Из леммы 2 следует, что N1 ' PSL2(7). Поэтому N — r′-группа, что невозможно. Следовательно, p = q. Пусть сначала G — простая неабелева группа. Поскольку |G| = |A||B| |A ∩B| , то |B| |A ∩B| = |G : A| = pl и |B| = pl|A ∩B|. Точно так же |A| = ps|A ∩ B|. Отсюда следует, что |G : A ∩ B| = pl+s. Таким образом, G содержит подгруппы индексов pl и pl+s. Последнее невозможно в силу леммы 2. Пусть N — минимальная нормальная подгруппа в G. Тогда N не является r-разрешимой и N = N1 × . . . × Nk, где Ni — изоморфные простые неабелевы группы. Рассмотрим ряд A ∩B < A < G, где |G : A| = pl и |A : A ∩B| = ps. Тогда N ∩A ∩B ⊆ N ∩A < N ∩G = N . По лемме 5 |N : N ∩ A| = pm, где m ≥ 1, и |N ∩ A : N ∩ A ∩ B| = pk, где k ≥ 0. Если k > 0, то |N : N ∩ A ∩ B| = pm+k > pm и N содержит две подгруппы различных примарных индексов pm и pm+k. Поскольку N = N1 × . . . × Nk, то N1 также имеет две собственные подгруппы различных примарных индексов pk1 и pk2 соответственно. Из леммы 2 следует, что это невозможно. Поэтому N ∩A∩B = N ∩A. Так же можно показать, что N ∩A∩B = N ∩B, а значит,N∩A = N∩B. Так какN∩A нормальна вA иN∩B нормальна вB, тоN∩A нормальна в G. Группа N ∩ A r-разрешима, поэтому N ∩ A = 1 и G = [N ]A. Из условия |G : A| = pl следует, что N — p-группа. Это противоречит тому, что N не является r-разрешимой. Теорема 2 доказана. Доказательство теоремы 3. Пусть A и B — некоторые r-разрешимые P2 2 -субнормальные подгруппы конечной группы G = AB, r ∈ π(G). Предположим, что теорема 3 неверна и G — контрпример наименьшего порядка. Как и при доказательстве теоремы 1, можно получить, что подгруппы A и B максимальны в G. Из определения P2 2-субнормальности следует, что |G : A| = pl, |G : B| = qs, где {p, q} ⊆ π(G). Пусть сначала p 6= q. Если G — простая неабелева группа, то по лемме 2 G ' PSL2(7). Так как группа PSL2(7) не имеет двух P2 2-субнормальных r-разрешимых подгрупп индексов pl и qs, приходим к противоречию. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 10 ФАКТОРИЗАЦИИ КОНЕЧНЫХ ГРУПП r-РАЗРЕШИМЫМИ ПОДГРУППАМИ . . . 1435 Пусть N — минимальная нормальная подгруппа в G. Тогда N не является r-разрешимой и N = N1 × . . . × Nk, где Ni — изоморфные простые неабелевы группы. Поскольку N не r-разрешима, то N * A и N * B. Из условия максимальности A и B в G следует, что G = AN = BN . Так как |G : A| = pl, |G : B| = qs, то G = AP = BQ для P ∈ Sylp(G), Q ∈ Sylq(G). Поэтому |A||N | |A ∩N | = |A||P | |A ∩ P | или |N | |A ∩N | = |P | |A ∩ P | = pl и |N : A ∩N | = pl. Точно так же |N : B ∩N | = qs. Отметим, что по лемме 4 (A ∩N) P2 2sn N и (B ∩N) P2 2sn N . Поскольку N = N1× . . .×Nk, то |N1 : A∩N1| = pα и |N1 : B ∩N1| = qβ для α ≥ 1, β ≥ 1. Из леммы 2 следует, что N1 ' PSL2(7). По лемме 4 (A ∩N1) P2 2sn N1 и (B ∩N1) P2 2sn N1. Так как N1 не является r-разрешимой группой, то r ∈ π(N1). Однако группа PSL2(7) не имеет двух P2 2-субнормальных r-разрешимых подгрупп индексов pα и qβ . Пришли к противоречию. Следовательно, p = q. Дословно повторяя соответствующие рассуждения из доказательства теоремы 2, получаем противоречие с тем, что N не является r-разрешимой. Теорема 3 доказана. Следствие. Если A и B — P2 2- либо L-субнормальные разрешимые подгруппы конечной группы G и G = AB, то G разрешима. В статье [3] (п. 1 теоремы 1) без использования классификации конечных простых групп установлена разрешимость группы, факторизуемой двумя своими разрешимыми P2-субнормаль- ными подгруппами. Поскольку классы P2 2- и L-субнормальных подгрупп строго включает класс P2-субнормальных подгрупп, данное следствие усиливает полученный в работе [3] результат. 1. Васильев А. Ф., Васильева Т. И., Тютянов В. Н. О конечных группах сверхразрешимого типа // Сиб. мат. журн. – 2012. – 53, №. 1. – С. 59 – 67. 2. Monakhov V. S., Kniahina V. N. Finite group with P-subnorml subgroups // Ric. mat. – 2013. – 62, №. 2. – P. 307 – 323. 3. Княгина В. Н., Монахов В. С. Конечные факторизуемые группы с разрешимыми P2 -субнормальными подгруп- пами // Сиб. мат. журн. – 2013. – 54, № 1. – С. 77 – 85. 4. Казарин Л. С. Факторизации конечных групп разрешимыми подгруппами // Укр. мат. журн. – 1991. – 43, № 7-8. – С. 947 – 950. 5. Guralnick R. M. Subgroups of prime power index in a simple group // J. Algebra. – 1983. – 81. – P. 304 – 311. 6. Gorenstein D. Finite groups. – New York: Harper and Row, 1968. Получено 17.12.13 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 10
id umjimathkievua-article-2235
institution Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
keywords_txt_mv keywords
language rus
English
last_indexed 2026-03-24T02:21:14Z
publishDate 2014
publisher Institute of Mathematics, NAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv umjimathkievua/e9/ec68b6a5d76676317f58b93fc62e2ee9.pdf
spelling umjimathkievua-article-22352019-12-05T10:26:46Z Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings Факторизации конечных групп $r$ -разрешимыми подгруп- пами с заданными вложениями Knyagina, V. N. Tyutyanov, V. N. Княгина, В. Н. Тютянов, В. Н. Княгина, В. Н. Тютянов, В. Н. Let $X$ be a subset of the set of positive integers. A subgroup $H$ of a group $G$ is called $X$-subnormal in $G$ if there exists a chain of subgroups $H = H_0 ⊆ H_1 ⊆ … ⊆ H_n = G$ such that $|H_i : H_{i-1}| ∈ X$ for all $i$. We study the solubility and $r$ -solubility of a finite group $G = AB$ with some restrictions imposed on the subgroups $A$ and $B$ and on the set $X$ . Нехай $X$ — деяга підмножина множини натуральних чисел. Підгрупа $H$ називається $X$-субнормальною підгрупою групи $G$, якщо існує ланцюжок підгруп $H = H_0 ⊆ H_1 ⊆ … ⊆ H_n = G$ такий, що $|H_i : H_{i-1}| ∈ X$ для всіх $i$. У даній роботі встановлено розв&#039;язність i $r$-розв&#039;язність скінченної групи $G = AB$ з деякими обмеженнями на підгрупи $A$ i $B$ , а також на множину $X$. Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2014-10-25 Article Article application/pdf https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2235 Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal; Vol. 66 No. 10 (2014); 1431–1435 Український математичний журнал; Том 66 № 10 (2014); 1431–1435 1027-3190 rus en https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2235/1471 https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2235/1472 Copyright (c) 2014 Knyagina V. N.; Tyutyanov V. N.
spellingShingle Knyagina, V. N.
Tyutyanov, V. N.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
Княгина, В. Н.
Тютянов, В. Н.
Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title_alt Факторизации конечных групп $r$ -разрешимыми подгруп- пами с заданными вложениями
title_full Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title_fullStr Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title_full_unstemmed Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title_short Factorizations of Finite Groups into $r$-Soluble Subgroups with Given Embeddings
title_sort factorizations of finite groups into $r$-soluble subgroups with given embeddings
url https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2235
work_keys_str_mv AT knyaginavn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT tyutyanovvn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT knâginavn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT tûtânovvn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT knâginavn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT tûtânovvn factorizationsoffinitegroupsintorsolublesubgroupswithgivenembeddings
AT knyaginavn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi
AT tyutyanovvn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi
AT knâginavn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi
AT tûtânovvn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi
AT knâginavn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi
AT tûtânovvn faktorizaciikonečnyhgrupprrazrešimymipodgruppamiszadannymivloženiâmi