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1987年J.G.Thompson在给施武杰的一封信中提出了下面的一个与代数数域有关的问题(见[24]的问题12.37).特别在Thompson的信中[48]写到:“我已经把关于同阶型的问题告诉了很多数学工作者.这个问题起源于研究代数数域,这是我非常感兴趣的”.
Thompsom问题对于有限群G和整数d≥1,设G(d)={x∈G|xd=1}。定义G和H是同阶型的当且仅当|G(d)|=|H (d)|,d=1,2,….设G和H是同阶型,如果G可解,是否H必然可解?
记πe(G)表示G的元素阶的集合,Te(G)表示G的同阶元长度的集合.容易看出Thompson问题也可以描述为以下的问题:
Thompsom问题* 设G为有限群,令T(G)={(m,Sm)|m∈πe(G)且Sm∈Te(G)),这里Sm表示G中m阶元的个数.设T(G)=T(H),如果G可解,是否H必然可解?
本文主要从Thompson问题入手,考虑Thompson问题条件中的集合T(G)中对象:元素阶的集合πe (G)和同阶元长度的集合Te(G)对有限群的结构的影响.
本文共分四章,主要有以下内容:
第一章介绍本文常用的符号和基本概念,及一些已有的结果.
第二章讨论Thompson问题.
文[53]中给出了有限群G的素图GK (G)的定义,其顶点集V(GK(G))=π(G)={p|p为|G|的素因子},边集合E(GK (G))={p~q|pq∈πe(G),p,q∈V(GK(G))}.本章对Thompson问题在素图非连通时给出了肯定的回答.得到了以下的结果:
定理A若G,H是有限群使得G和H是同阶型且G的素图非连通,如果G是可解群,则H也可解.
第三章考虑用元素阶的集合πe(G)刻画有限单群,证明了以下定理B:定理B设G为有限群,p为奇素数,若πe(G)=πe(Bp(3)),则当p>3时有G()Bp(3);当p=3,则G()B3(3)或D4(3).
在1987年施武杰提出了单群的纯数量刻画:仅用群的元素阶的集合πe(G)和群的阶来刻画有限单群,提出了以下的猜想:
猜想设G和S是有限群,S为单群,则G()S当且仅当|G|=|S|且πe(G)=πe(S)。
上述猜想作为一个未解决的群论问题已载入[24]的问题12.39.目前已经证明了该猜想除了Dn(q)(n是偶数),Bn(q)和Cn(q)外所有单群都成立.本章继续考虑如上的猜想在单群B2m(3)的情形,证明了如下的定理:
定理C有限群G()B2m(3)当且仅当|G|=|B2m (3)|且πe(G)=πe(B2m(3)).
第四章考虑用同阶元长度的集合Te(G)来刻画有限群,证明了以下定理:
定理D设G是群(不必为有限).若Te(G)=πe(Altn),其中4≤n≤6,则G()Altn。