На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Особенности факторизации четырехмерных симплектических групп. Исследование и анализ композиции геометрических преобразований. Характеристика изометрии, закономерных пространств. Методы решения структурных теорем центры, коммутанты, теоремы о простоте.

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Математика. Добавлен: 14.02.2010. Сдан: 2010. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины»
Математический факультет
Дипломная работа
Максимальные факторизации симплектических групп
Исполнитель:
Студентка группы М-32
Макаренко Л.А.
Научный руководитель:
Канд. физ-мат. наук, доцент
Сафонов В.Г.
Гомель 2006
Оглавление

    Введение
    Перечень условных обозначений
    Основные понятия
    Изометрии
      Проективные преобразования
    Структурные теоремы. Порядки симплектических групп
      Центры
      Коммутанты
      Теоремы о простоте
    Основные результаты
    Заключение
    Список использованных источников

Введение

Говорят, что конечная группа допускает факторизацию, если для некоторых подгрупп и группы . При этом возникают две задачи: какие факторизации допускает заданная группа и как строение сомножителей и влияет на строение самой группы . Естественно, что изучение конечных групп, обладающих факторизацией, дает возможность глубже понять строение конечной группы. Данная тематика изучалась такими видными математиками как Ф. Холл, С.А. Чунихин, Х. Виландт, Л.С. Казарин, Д.И. Зайцев, С.А. Сыскин и др. Ими был доказан ряд глубоких результатов в теории конечных групп. Аналогичные задачи возникают и в других разделах математики (например, в алгебрах Ли).
После завершения классификации конечных простых неабелевых групп актуальной стала задача получения факторизаций конкретных простых неабелевых групп и, в частности, простых групп лиевского типа малого лиевского ранга. Данные вопросы рассматривались Н. Ито, который получил все факторизации линейных групп лиевского ранга 1 над конечным полем Галуа, а также С. Блаумом, описавшим факторизации линейных и унитарных групп размерности 3.
В дипломной работе рассмотрены факторизации четырехмерных симплектических групп. Для таких групп найдены все максимальные факторизации.
Перечень условных обозначений

В работе все рассматриваемые группы предполагаются конечными. Буквами обозначаются простые числа.
Будем различать знак включения множеств и знак строгого включения ;
и - соответственно знаки пересечения и объединения множеств;
- мощность множества ;
- пустое множество;
- множество всех простых чисел;
- некоторое множество простых чисел, т.е. ;
- дополнение к во множестве всех простых чисел; в частности, ;
Пусть - группа. Тогда:
- порядок группы ;
- порядок элемента группы ;
- единичный элемент и единичная подгруппа группы ;
- множество всех простых делителей порядка группы ;
- множество всех различных простых делителей натурального числа ;
-группа - группа , для которой ;
-группа - группа , для которой ;
- подгруппа Фраттини группы , т.е. пересечение всех максимальных подгрупп ;
- наибольшая нормальная разрешимая подгруппа группы ;
- наибольшая нормальная --подгруппа группы ;
- наибольшая нормальная --подгруппа группы ;
- --холловская подгруппа группы ;
- силовская --подгруппа группы ;
- дополнение к силовской --подгруппе в группе , т.е. --холловская подгруппа группы ;
- является подгруппой группы ;
- является собственной подгруппой группы ;
- является максимальной подгруппой группы ;
- является нормальной подгруппой группы ;
- является минимальной нормальной подгруппой группы ;
- индекс подгруппы в группе ;
;
- централизатор подгруппы в группе ;
- нормализатор подгруппы в группе ;
- центр группы ;
- циклическая группа порядка ;
Если , то .
Если , , то .
Классы групп, т.е. совокупности групп, замкнутые относительно изоморфизмов, обозначаются прописными готическими буквами. За некоторыми классами закреплены стандартные обозначения:
- класс всех сверхразрешимых групп;
- класс всех разрешимых групп.
Основные понятия

Группой называется непустое множество с бинарной алгебраической операцией (умножением), которая удовлетворяет следующим требованием:
1) операция определена на , т.е. для всех ;
2) операция ассоциативна, т.е. для любых ;
3) в существует единичный элемент , т.е. такой элемент , что для всех , что для всех ;
4) каждый элемент обладает обратным, т.е. для любого существует такой элемент , что .
Более кратко: полугруппа с единицей, в которой каждый элемент обладает обратным, называется группой.
Группу с коммутативной операцией называют коммутативной или абелевой. Если - конечное множество, являющиеся группой, то называют конечной группой, а число элементов в - порядком группы .
Подмножество группы называется подгруппой, если - группа относительно той же операции, которая определена на . Запись означает, что - подгруппа группы , а - что - собственная подгруппа группы , т.е. и .
Теорема Непустое подмножество группы будет подгруппой тогда и только тогда, когда и для всех .
Пусть - непустое подмножество группы . Совокупность всех элементов группы , перестановочных с каждым элементом множества , называется централизатором множества в группе и обозначается через .
Лемма 1. Если - подмножество группы , то централизатор является подгруппой.
2. Если и - подмножество группы и , то .
3. Если - подмножество группы и , то .
Центром группы называется совокупность всех элементов из , перестановочных с каждым элементом группы. Центр обозначается через . Ясно, что , т.е. центр группы совпадает с централизатором подмножества в группе . Кроме того, .
Зафиксируем в группе элемент . Пересечение всех подгрупп группы , содержащих элемент , назовем циклической подгруппой, порожденной элементом , и обозначим через .
Теорема Циклическая подгрупппа , порожденная элементом , состоит из всевозможных целых степеней элемента , т.е. .
Следствие Циклическая подгруппа абелева.
Пусть - элемент группы . Если все степени элемента различны, т.е. для всех целых , то говорят, что элемента имеет бесконечный порядок.
Если - непустое подмножество группы и то и . Элемент называется перестановочным с подмножеством , если . Равенство означает, что для любого элемента существует такой элемент , что . Если элемент перестановочен с подмножеством , то и . Совокупность всех элементов группы , перестановочных с подмножеством , называется нормализатором подмножества в группе и обозначается через . Итак,
Лемма Пусть - непустое подмножество группы , - произвольный элемент группы . Тогда:
1) ;
2) ;
3) ;
4) ;
5) если - подгруппа группы , то .
Подгруппа называется нормальной подгруппой группы , если для всех . Запись читается: " - нормальная подгруппа группы ". Равенство означает, что для любого элемента существует элемент такой, что .
Теорема Для подгруппы группы следующие утверждения эквивалентны:
1) - нормальная подгруппа;
2) подгруппа вместе с каждым своим элементом содержит все ему сопряженные элементы, т.е. для всех ;
3) подгруппа совпадает с каждой своей сопряженной подгруппой, т.е. для всех .
Лемма Пусть - подгруппа группы . Тогда:
1) ;
2) если и , то ;
3) - наибольшая подгруппа группы , в которой нормальна;
4) если , то . Обратно, если , то ;
5) для любого непустого подмножества группы .
В каждой группе тривиальные подгруппы (единичная подгруппа и сама группа ) являются нормальными подгруппами. Если в неединичной группе нет других нормальных подгрупп, то группа называется простой. Единичную группу считают непростой.
Изометрии

Знакопеременные пространства

Векторное пространство над полем называется знакопеременным, если на нем задана знакопеременная билинейная форма , т. е. отображение со следующими свойствами:
для всех , , из и всех из . Отметим следствие этих соотношений:
Если - знакопеременная форма и - произвольный элемент из , то отображение , определенное формулой , также знакопеременно, и сложный объект, являющийся исходным векторным пространством с этой новой формой , будет знакопеременным пространством, которое мы обозначим через .
Представление знакопеременного пространства в знакопеременное пространство (оба над полем и с формами, обозначаемыми через ) есть по определению линейное преобразование пространства в , такое, что для всех , . Инъективное представление называется изометрией в . Пространства и называются изометричными, если существует изометрия на . Пусть обозначает представление, - изометрию ``в'', а или - изометрию ``на''. Очевидно, что композиция двух изометрии - изометрия и преобразование, обратное к изометрии, - также изометрия. В частности, множество изометрий пространства на себя является подгруппой общей линейной группы абстрактного векторного пространства ; она называется симплектической группой знакопеременного пространства и обозначается через . Для любого ненулевого элемента из имеем .
Предложение Пусть - линейное преобразование знакопеременного пространства в знакопеременное пространство . Предположим, что существует база пространства , такая, что для всех , . Тогда -- представление.
Доказательство. Это тривиально следует из определений.
Каждому знакопеременному пространству со знакопеременной формой сопоставим отображения и пространства в сопряженное пространство ( рассматривается как абстрактное векторное пространство над ). По определению отображение сопоставляет произвольному элементу из линейный функционал , определенный формулой , а переводит в . Легко проверяется, что и являются линейными преобразованиями.
- матрица над называется кососимметрической, если , и знакопеременной, если и на главной диагонали стоят нули. Таким образом, знакопеременные матрицы являются кососимметрическими. Обратно, кососимметрические матрицы являются знакопеременными, если характеристика поля не равна . Рассмотрим знакопеременное пространство . Мы можем ассоциировать с базой пространства матрицу, у которой на месте стоит . Назовем матрицей знакопеременного пространства в базе и будем писать
Если существует хотя бы одна база, в которой имеет матрицу , то будем писать . Матрица , ассоциированная со знакопеременным пространством указанным способом, является, очевидно, знакопеременной. Что происходит при изменении базы? Предположим, что в базе и - матрица перехода от первой базы ко второй, т. е.
Тогда
откуда видно, что изменение матрицы пространства при изменении базы описывается соотношением .
Если - абстрактное векторное пространство с базой и - произвольная знакопеременная -матрица над , то существует единственный способ превратить в знакопеременное пространство, такое, что в , а именно, положить
где - элемент, стоящий в матрице на месте .
Предложение Предположим, что - знакопеременное пространство, - его база и в . Тогда матричный изоморфизм, определенный базой , отображает на группу всех обратимых -матриц над , удовлетворяющих соотношению

Дискриминантом векторов в знакопеременном пространстве называется определитель
В частности, если - база пространства и в этой базе, то
Если - другая база, то соотношение показывает, что
для некоторого из . Следовательно, канонический образ элемента в не зависит от базы; он называется дискриминантом знакопеременного пространства и обозначается через . Здесь множество определяется очевидным образом: берем факторгруппу , присоединяем к ней нуль 0 и полагаем, что произведение нуля и любого другого элемента равно нулю. Запись , где , будет обозначать, что равно каноническому образу элемента в или, другими словами, что обладает базой , для которой . Если , то полагаем .
Пример Рассмотрим знакопеременное пространство со знакопеременной формой . Пусть - его база, а - сопряженная база сопряженного пространства . Пусть в . Тогда . Легко видеть, что матрица линейного преобразования , определенного ранее, относительно баз и равна ; действительно, если , то

Аналогично матрица преобразования относительно баз и равна .
Предложение Любые векторов знакопеременного пространства , такие, что , линейно независимы.
Доказательство. Зависимость влечет за собой для . Это означает зависимость между строками матрицы , что невозможно, так как дискриминант не равен 0.
Предложение Следующие утверждения для знакопеременного пространства равносильны:
* ,
* ,
* ,
* биективно,
* биективно.
Доказательство. Можно считать, что . Зафиксируем базу пространства , и пусть - сопряженная база. Пусть в . Ввиду
обратима
биективно,
поэтому (3) равносильно (5). Аналогично (3) равносильно (4). Далее
биективно
,
так что (5) равносильно (2). Наконец, очевидно, что (2) равносильно (1).
Определение Знакопеременное пространство называется регулярным, если оно удовлетворяет одному из пяти равносильных условий . Знакопеременное пространство называется вырожденным, если оно не является регулярным. Наконец, оно называется вполне вырожденным, если .
Если , то регулярно. Если , то ввиду и
Предложение Пусть - представление знакопеременных пространств. Если регулярно, то - изометрия.
Доказательство. Возьмем из ядра представления . Тогда . Отсюда ввиду регулярности пространства получаем, что .
Предложение Каждой базе регулярного знакопеременного пространства соответствует единственная база этого пространства, называемая сопряженной к относительно и такая, что для всех , . Если в и в , то .
Доказательство. 1) Положим для , где - сопряженная к база сопряженного пространства . Тогда - база, так как биективно. Кроме того,
Этим доказано существование базы . Единственность непосредственно следует из регулярности.
2) Пусть . Тогда и
Отсюда , так что и .
Рассмотрим знакопеременное пространство со знакопеременной формой . Будем говорить, что имеет ортогональное разложение
на подпространства если оно является прямой суммой с попарно ортогональными , т. е. при . Назовем компонентами этого ортогонального разложения. Будем говорить, что подпространство расщепляет или что является компонентой пространства , если существует подпространство пространства , такое, что . Имеем
где произведение берется в .
Рассмотрим два знакопеременных пространства и над одним и тем же полем и предположим, что имеется ортогональное разложение , а - сумма пространств , , причем при . Пусть для каждого , , задано представление . Тогда, как известно из линейной алгебры, существует единственное линейное преобразование , согласующееся с каждым на . На самом деле легко проверить, что - представление. Мы будем записывать его в виде
Важным является случай, когда , для всех и для всех ; тогда
Если дано еще одно такое представление , то
Рассмотрим знакопеременное пространство над полем . Под ортогональным дополнением подпространства пространства в понимается подпространство
совпадающее также с
Определим радикал пространства как подпространство . Очевидно,
Предложение Пусть - знакопеременное пространство, являющееся суммой попарно ортогональных подпространств, т. е. , где при . Тогда
* ,
* регулярно каждое регулярно,
* регулярно .
Доказательство. (1) Возьмем в произвольный элемент и запишем его в виде , . Тогда
так что , откуда . Обратно, если , где , то
откуда .
(2) Это следует из (1) и того, что знакопеременное пространство регулярно тогда и только тогда, когда его радикал равен .
(3) Если , , то
откуда . Следовательно, и, значит, .
Предложение Если - подпространство знакопеременного пространства , то - аннулятор пространства в , т. е. . В частности, .
Доказательство непосредственно следует из определений.
Предложение Пусть - регулярное подпространство знакопеременного пространства . Тогда расщепляет , точнее, . Если - другое расщепление, .
Доказательство. Так как регулярно, то . Следовательно, ввиду
Поэтому и, значит, . Далее, если , то , откуда . Сравнивая размерности, получаем .
Предложение Если и - произвольные подпространства регулярного знакопеременного пространства размерности , то
* ,
* ,
* ,
* ,
* .
Доказательство. Так как регулярно, то ввиду отображение биективно. Следовательно, , откуда ввиду . Этим доказано (1). Далее, , поэтому сравнение размерностей дает . Этим доказано (2). Докажем теперь (3):
Аналогично доказывается (4). Наконец, утверждение (5) тривиально.
Рассмотрим радикал знакопеременного пространства , и пусть - подпространство пространства , такое, что . Назовем всякое такое разложение радикальным разложением пространства . Очевидно, определяется не единственным образом, за исключением случаев, когда регулярно или вполне вырождено. Из соотношений
следует равенство , поэтому регулярно.
Теорема Если - регулярное знакопеременное пространство размерности , то

В частности, регулярное знакопеременное пространство имеет четную размерность и дискриминант . Кроме того, регулярные знакопеременные пространства одинаковой размерности над одним и тем же полем изометричны.
Доказательство. Ввиду регулярности пространства существуют векторы и , удовлетворяющие условию . Так как , то эти векторы должны быть независимыми; поэтому - плоскость. Очевидно,
В частности, регулярно, так как дискриминант отличен от нуля. Следовательно, ввиду . Но - также регулярное знакопеременное пространство. Первое утверждение следует теперь из соображений индукции. Второе тривиально следует из первого. Для доказательства третьего утверждения применяем . Теорема доказана.
База регулярного знакопеременного пространства называется гиперболической, если
и симплектической, если
Если
- гиперболическая база пространства , то перестановка
- симплектическая база, и наоборот. По теореме ненулевое регулярное знакопеременное пространство имеет гиперболическую базу, а потому и симплектическую базу.
Предложение Пусть - регулярное знакопеременное пространство, - вполне вырожденное подпространство и - база подпространства . Тогда существует регулярное подпространство пространства вида , где - регулярные плоскости и , .
Доказательство. Случай очевиден. При применяем индукцию по . Положим и . Тогда , откуда ввиду . Выберем и положим . Тогда , , и, следовательно, . Значит, - регулярная плоскость, содержащая . В силу можно записать . Тогда , так как и следовательно, . Остается применить предположение индукции к рассматриваемому как подпространство знакопеременного пространства .
Предложение Если - максимальное вполне вырожденное подпространство регулярного знакопеременного пространства , то .
Доказательство. Так как вполне вырождено, то , поэтому ввиду , откуда . Если допустить, что , то несложное применение утверждений и даст вполне вырожденное подпространство, строго содержащее в противоречие с максимальностью . Поэтому .
Предложение Если и - максимальные вполне вырожденные подпространства регулярного знакопеременного пространства , удовлетворяющие условию , то для каждой базы пространства М существует такая база пространства , что - симплектическая база пространства .
Доказательство. Разумеется, (ввиду ). Пусть , - база подпространства . Тогда - база пространства . Пусть - сопряженная к ней база относительно (см. ). Поскольку , то элементы лежат в . Значит, - база пространства , а
- симплектическая база в .
Предложение Пусть - регулярное знакопеременное пространство и

- его симплектическая база. Пусть - максимальное вполне вырожденное пространство . Тогда матричный изоморфизм, ассоциированный с , отображает группу линейных преобразований
на группу матриц вида
где - обратимая -матрица, а -матрица удовлетворяет соотношению .
Доказательство. Это легко проверяется надлежащим применением утверждения .
Теорема Теорема Витта Пусть и - изометричные регулярные знакопеременные пространства над одним и тем же полем . Если - произвольное подпространство пространства и - изометрия в , то ее можно продолжить до изометрии пространства на .
Доказательство. Возьмем радикальное разложение , и пусть - база подпространства (имеется в виду, что , если ). Применяя к регулярному знакопеременному пространству , мы видим, что в нем существует подпространство вида
где - регулярные плоскости и , . Так как регулярно, то оно расщепляет ; следовательно, существует регулярное подпространство пространства , такое, что
Положим , и для . Тогда
Кроме того,
- радикальное разложение. Мы можем повторить предыдущие рассуждения и получить разложение
в котором
где - регулярная плоскость и для . С помощью найдем изометрию пространства на , согласованную с на каждом , а следовательно, на . Кроме того, данное отображает на . Значит, существует продолжение изометрии до изометрии пространства на . Далее , так как изометрично , поэтому и, следовательно, по теореме существует изометрия пространства на . Таким образом, существует продолжение изометрии до изометрии пространства на .

Проективные преобразования

Геометрическое преобразование абстрактного векторного пространства на абстрактное векторное пространство - это биекция со следующим свойством: подмножество пространства тогда и только тогда является подпространством в , когда - подпространство в .
Очевидно, что композиция геометрических преобразований - геометрическое преобразование и преобразование, обратное к геометрическому, - также геометрическое. Геометрическое преобразование сохраняет включение, объединение и пересечение подпространств, а также ряды Жордана -- Гёльдера, поэтому справедливо следующее предложение.
Предложение Если - геометрическое преобразование пространства на , то для любых подпространств , пространства выполняются соотношения

Под проективным пространством пространства мы будем понимать множество всех подпространств пространства . Таким образом, состоит из элементов множества , являющихся подпространствами в ; - это частично упорядоченное множество, отношение порядка в котором индуцируется теоретико-множественным включением в . Любые дв и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.