■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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