■2次元結晶群(その20)
代数学の教えるところによれば,n元の体(加減乗除の演算が定義された集合)が存在するための必要十分条件は,nが素数(のベキ乗)になっていることで,位数2,3,4=2^2,5の体は存在するが,位数6=2×3の体は存在しない.そして,位数7,8=2^3,9=3^2の体は存在して,位数10=2×5のものは存在しない.
一方,任意のnに対してn元の群は存在し,位数2の群は1つ,位数3の群は1つ,位数4の群は2つある.すると,位数5の群は?,位数6の群は?,・・・という疑問が湧いてくるのは自然な成り行きであろう.
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【1】位数nの群の型
分類はいつでも数学の究極の目標ですが,位数nの有限群が(同型を除いて)何通りあるか?−−−これは興味深い問題ですが,完全には解けていない難しい問題です.
それでも,nが小さい場合に何個あるか知られていますので,有限群の型の分類についての結論を先に掲げたいと思います.たとえば,シローの定理を使うと,位数15=3・5のとき,同型類の個数1個(Z15)が示せます.
n 群の型 同型類の個数
1 単位群{e} 1
2 Z2=S2=D1 1
3 Z3=A3 1
4 Z4,D2=Z2×Z2 2
5 Z5 1
6 Z6,D3=S3 2
7 Z7 1
8 Z8,Z4×Z2,Z2×Z2×Z2,D4,Q4 5
9 Z9,Z3×Z3 2
10 Z10,D5 2
11 Z11 1
12 Z12,Z6×Z2,D6=D3×Z2,A4,Q6 5
13 Z13 1
14 Z14,D7 2
15 Z15 1
16 Z16,Z8×Z2,Z4×Z4,Z4×Z2×Z2,Z2×Z2×Z2×Z2,
D8,Q8,Z2×D4,Z2×Q4など,合計14個
17 Z17 1
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