交换p-群有限性判定:满足特定子群交为零是否为有限群?
问题解答
答案是不能,我们可以构造一个无限交换p群满足题设条件。
举个最直观的例子:考虑无限初等p群,也就是每个元素的阶都是p的交换p群(比如可数无限个p阶循环群的直和 $A = \bigoplus_{i=1}^\infty C_p$,其中C_p表示p阶循环群)。
我们来一步步验证它符合题设要求:
- 首先,$A[p] = A$,因为这个群里所有元素的p倍都是0,所有元素都属于$A[p]$;
- 对于任意给定的n>1,$A[p^n] = A$(毕竟p的n次方作用在任何元素上结果都是0),那么对于每个$0 ≤ k ≤ n-1$,$p^k A[p^{k+1}] = p^k A$。而由于A是初等p群,$pA = {0}$,所以对于所有k≥1,$p^k A = {0}$;
- 把这些集合取交集,就得到 $A \cap {0} \cap {0} \cap \dots \cap {0} = {0}$,完全满足题设中的条件,但这个群显然是无限的。
其实还有更一般的无限例子:比如取A为无限多个$p{n-1}$阶循环群的直和,这个群里元素的阶最高是$p{n-1}$,那么$A[p^n] = A$,且$p{n-1}A[pn] = p^{n-1}A = {0}$,同样能让题设中的交集为{0},同时群本身是无限的。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者iskander
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