Bourbaki

习题 33, § 7

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代数, I, 168

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令 E=G∗AG′E = G *_A G' 为由公共的子群 A 合并的两个群的和。令 P(分别为 P')为 G(分别为 G')的子集满足条件 (A) 的 no. 3。

设nn为整数≥1\geq 1。让LnL_n表示x∈Ex \in E的集合,其减少的分解是长度≤2n−1\leq 2n - 1。令MnM_n表示形式ap1p1′p2p2′…pnpn′ap_1p'_1p_2p'_2 \ldots p_np'_nx∈Ex \in E集合,和a∈A,pi∈P−{e},pi′∈P′−{e}a \in A, p_i \in P - \{e\}, p'_i \in P' - \{e\};类似地,令Mn′M'_n表示形式ap1′p1p2′p2…pn′pnap'_1p_1p'_2p_2 \ldots p'_np_n的元素的集合,其中a,pi,pi′a, p_i, p'_i满足与条件相同。

(a) 证明Ln,MnL_n, M_n和Mn′M'_n是不相交的,并且它们的并是EE的元素的集合,其减少的分解是长度≤2n\leq 2n。

(b) 将MnM_n的构造双射ε\varepsilon放到Mn′M'_n上,使得ε(ax)=aε(x)\varepsilon(ax) = a\varepsilon(x)如果a∈A,x∈Mna \in A, x \in M_n。

(c) 设Xn=Ln∪MnX_n = L_n \cup M_n和Xn′=Ln∪Mn′X'_n = L_n \cup M'_n;证明 G.Xn=XnG.X_n = X_n 和 G′.Xn′=Xn′G'.X'_n = X'_n。

(d) 如果 x∈Lnx \in L_n,则将 XnX_n 的ε\varepsilon 扩展到双射转移到 Xn′X'_n,再由设定 ε(x)=x\varepsilon(x) = x 进行。证明EE可以对XnX_n进行运算,使得如果g∈G,x∈Xng \in G, x \in X_n则g(x)=gxg(x) = gx,如果g′∈G′,x∈Xng' \in G', x \in X_n则g′(x)=ε−1(g′∈(x))g'(x) = \varepsilon^{-1}(g' \in (x))。证明,如果 g∈Xng \in X_n,则g(e)=gg(e) = g。

(e) 令τn:E→GXn\tau_n : E \to \mathscr{G}_{X_n}为由上述XnX_n上的EE的作用定义的同态,并令RnR_n为τn\tau_n的核。表明 Rn∩Xn={e}R_n \cap X_n = \{e\};将 RnR_n 约化推导为 ee 中的交。

(f) 当GG和G′G'有限时,证明EE残差有限(cf.§ 5,习题5)。 (注,那么RnR_n就是有限指标的子群。)

解答

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