p³阶群的导群阶数上限命题的证明求助
p³阶群的导群阶数上限命题的证明求助
我最近在做群论的一道题,想请大家帮忙看看:设$G$是一个阶为$p^3$的群($p$为素数),证明或证伪$|G'| \leq p$。我一开始没找到反例,就试着去推导,但卡在某个环节了,想求助大家的思路。
首先我知道一个关键性质:非平凡的p-群的中心一定非平凡,所以$|Z(G)|$只能是$p$、$p2$或者$p3$这三种情况,我分情况讨论了:
- 当$|Z(G)| = p^3$时,显然$Z(G)=G$,说明$G$是交换群,那导群$G' = {e}$,自然满足$|G'| \leq p$。
- 当$|Z(G)| = p$时,商群$G/Z(G)$的阶是$p2$,而所有$p2$阶的群都是交换群,所以$G/Z(G)$是交换群。根据群论的结论,这时候导群$G'$是$Z(G)$的子群,那$|G'| \leq |Z(G)| = p$,也满足命题的要求。
- 当$|Z(G)| = p2$时,我就卡壳了——我甚至想不出来有没有阶为$p3$且中心阶为$p^2$的群,完全不知道该怎么推导,想请大家指点一下。
编辑:
顺着Mark的提示想通了!如果$|Z(G)| = p2$,那商群$G/Z(G)$的阶就是$p$,而$p$阶群都是循环群。但我们有一个结论:如果$G/Z(G)$是循环群,那么$G$本身是交换群,这时候$G$就等于它的中心$Z(G)$,这和我们假设的$|Z(G)|=p2$矛盾了!也就是说,这种情况其实是不存在的。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者MathStudent101
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