프라티니 부분군
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1. 개요
프라티니 부분군은 군 G의 부분군으로, 두 가지 방법으로 정의된다. 첫 번째 정의는 G의 모든 극대 진부분군의 교집합으로, 두 번째는 G의 모든 비생성원의 집합으로 정의된다. 프라티니 부분군은 항상 G의 특성 부분군이자 정규 부분군이며, 유한군일 경우 멱영군이다. 유한군 G와 H에 대해, Φ(G×H) = Φ(G)×Φ(H)가 성립하며, 유한 p-군 G의 경우, Φ(G) = Gp[G,G]이다. 조반니 프라티니가 1885년에 프라티니 부분군을 처음 도입했다.
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프라티니 부분군 | |
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개요 | |
정의 | 군론에서, 군 G의 프라티니 부분군 Φ(G)는 G의 모든 극대 부분군들의 교집합이다. |
기호 | Φ(G) |
성질 | |
특징 | 프라티니 부분군은 군의 모든 비생성 원소들의 집합이라는 특징이 있다. |
비생성 원소 | 군 G의 원소 g가 비생성 원소라는 것은 G의 부분집합 S에 대해 ⟨S, g⟩ = G이면 항상 ⟨S⟩ = G임을 의미한다. |
가해군 | 유한 가해군 G의 프라티니 부분군 Φ(G)는 멱영군이다. |
멱영군 | 군 G가 유한 멱영군일 필요충분조건은 G′ ⊆ Φ(G)이다. 여기서 G′는 G의 교환자 부분군이다. |
프라티니 정리 | 만약 G가 유한군이고 N이 G의 정규 부분군이며 N ⊆ Φ(G)이면, G가 멱영군일 필요충분조건은 G/N이 멱영군인 것이다. |
극대 부분군 | 군 G의 프라티니 부분군은 G의 모든 극대 부분군들의 교집합이다. |
예시 | |
자명군 | 자명군의 프라티니 부분군은 자명군이다. |
순환군 | p를 소수라고 하자. 순환군 Cp의 프라티니 부분군은 자명군이다. |
준순환군 | 준순환군 Cp∞의 프라티니 부분군은 자명군이다. |
대칭군 | 3차 대칭군 S3의 프라티니 부분군은 자명군이다. |
교대군 | 3차 교대군 A3의 프라티니 부분군은 자명군이다. |
콰테니언 군 | 콰테니언 군 Q8의 프라티니 부분군은 {1, −1}이다. |
이면체군 | 8차 이면체군 Dih4의 프라티니 부분군은 {1, a2}이다. 여기서 a는 회전을 나타낸다. |
2. 정의
군 의 프라티니 부분군 는 의 모든 극대 진부분군들의 교집합 또는 의 '''비생성원'''(非生成元, non-generating element영어)들의 집합으로 정의된다.
여기서 비생성원 는 다음 조건을 만족하는 원소이다.
- 를 생성하는 부분 집합 에 대하여, 라면, 역시 를 생성한다.
만약 가 극대 진부분군을 갖지 않으면, 프라티니 부분군은 전체가 된다.
2. 1. 극대 진부분군을 이용한 정의
군 의 부분군들의 족 는 부분 집합 관계에 따라 완비 격자를 이룬다. 의 극대 원소들의 집합, 즉 의 모든 극대 진부분군들의 집합을 라고 한다. 의 프라티니 부분군 는 의 모든 극대 진부분군들의 교집합으로 정의된다: . 만약 가 극대 진부분군을 갖지 않으면, 프라티니 부분군은 전체가 된다 ().2. 2. 비생성원을 이용한 정의
군 의 원소 가 다음 조건을 만족시킨다면 '''비생성원'''이라고 한다.- 만약 부분 집합 가 를 생성하며, 라면, 역시 를 생성한다.
의 프라티니 부분군 는 의 모든 비생성원들의 집합이다.
3. 성질
- 군 의 프라티니 부분군 는 의 모든 비생성원의 집합과 같다. 의 비생성원은 생성집합에서 제거할 수 있는 원소이다. 즉, 의 원소 가 있을 때, 가 를 포함하는 의 생성집합이면 도 의 생성집합이다.
- 는 항상 의 특성 부분군이며, 특히 항상 의 정규 부분군이다.
- 가 유한군이면, 는 멱영군이다.
- 가 유한 ''p''-군이면, 이다. 따라서 프라티니 부분군은 몫군 이 기본 아벨 군이 되는 가장 작은 (포함 관계에 대해) 정규 부분군 이다. 즉, 차수 인 순환군의 직합과 동형이다. 또한, 몫군 (의 ''프라티니 몫''이라고도 함)의 차수가 이면, 는 의 최소 생성자 수(즉, 의 생성집합의 최소 기수)이다. 특히, 유한 -군은 프라티니 몫이 순환군(차수가 )일 때와 그 때만 순환군이다. 유한 -군은 프라티니 부분군이 자명군 일 때와 그 때만 기본 아벨 군이다.
- 와 가 유한군이면, 이다.
- 유한군 의 정규 부분군 에 대해, Φ(''G''/''N'') ≥ Φ(''G'')''N''/''N''가 성립한다.
- 유한군 의 정규 부분군 이 멱영일 필요충분조건은 ''N'' ′ ⊆ Φ(''G'')가 성립하는 것이다.
4. 예
크기 8의 정이면체군 의 프라티니 부분군은 {F, Ⅎ}이다. (여기서 F, Ⅎ는 회전 변환)
초특별군의 프라티니 부분군은 그 중심과 일치하며, 소수 크기의 순환군이다.
유리수체의 덧셈군 은 극대 진부분군을 갖지 않으며, 따라서 그 프라티니 부분군은 전체이다.
자명군은 극대 진부분군을 갖지 않으며, 그 진부분군은 자명군이다.
5. 역사
이탈리아의 수학자 조반니 프라티니(Giovanni Frattiniit| 1852~1925)가 1885년에 프라티니 부분군을 도입하였다.[3] 프라티니는 이 논문에서 프라티니 부분군의 두 가지 정의(극대 진부분군의 교집합, 비생성원들의 집합)가 서로 동치임을 증명하였다.
참조
[1]
논문
Intorno alla generazione dei gruppi di operazioni
http://www.advgroupt[...]
[2]
문서
Frattini
[3]
저널
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