有限群直积的自同构群

来源 :山西大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chongyou2025
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设G=H×K为有限群H和K的直积,从H和K出发确定G的自同构群Aut G的结构是有限群论中一个基本而重要的问题.由Bidwell,Curran,McCaughan合作在2006年发表的文章中,首先定义了Aut G的四个特殊子群A,B,C,D,满足A≌AutH,B≌Hom(H,Z(K)),C≌Hom(K,Z(H)),D≌AutK,然后证明了一个重要结果(本文称之为BCM定理):如果H和K没有同构的直因子,则Aut G=ABCD.  本文首先得到了Aut G=ABCD的一个充要条件:  定理1.设G=H×K为两个有限群的直积,则Aut G=ABCD当且仅当对每个ψ∈Aut G,均有Hψ∩K=1.  我们的定理1不仅能直接推出BCM定理(见本文推论1),而且还可得到下述有用的推论:  推论2.设G=H×K为两个有限群的直积,如果H或K为G的特征子群,则AutG=ABCD.  一般地,对多个有限群的直积G=G1×…×Gn及映射ψ∶G→G,本文定义了一个映射矩阵M(ψ)=(ψij)n×n,用以描述G的全部自同态与自同构.  定理2.设G=G1×…×Gn为有限群的直积,则任意映射ψ∶G→G为G的自同态当且仅当与其相伴的映射矩阵M(ψ)满足下述两个条件:  (1)ψij∈Hom(Gi, Gj),(V)1≤i,j≤ n,  (2)[Imψij,Imψkj]=1,(V)1≤i,j,k≤n但i≠k.  定理3.设G=G1×…×Gn为有限群的直积,如果对任意1≤i<j≤n,Gi和Gj均没有同构的直因子,则任意映射ψ∶G→G为G的一个自同构当且仅当与其相伴的映射矩阵M(ψ)满足下述两个条件:  (1)ψij∈Aut Gi,1≤i≤n,  (2)ψij∈Hom(Gi,Z(Gj)),1≤i≠j≤n.反之,G的每个自同构的矩阵表示均满足上述两个条件.  作为定理3的一个应用,本文得到了群直积的自同构群阶的公式:  推论3.设G=G1×…×Gn为有限群的直积,如果对任意1≤i<j≤n,Gi和Gj均没有同构的直因子,则|Aut G|=nΠi=1| Aut Gi|·Π i≠j| Hom(Gi,Z(Gj))|.  最后,使用推论3本文直接给出了有限交换p-群的自同构群的阶.
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