■群の総数(その2)
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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【2】位数xxの群,・・・
同じ位数nをもつ互いに同型でない群の個数についてまとめておきます.これで32より小さいすべての位数に対する群の異なる型の個数を与えたことになります.
n 群の個数 n 群の個数
2 1 10 2
3 1 11 1
4 2 12 5
5 1 13 1
6 2 14 2
7 1 15 1
8 5 16 14
9 2
n 群の個数 n 群の個数
17 1 27 5
18 5 28 4
19 1 29 1
20 5 30 4
21 2 31 1
22 2 32 51
23 1 64 267
24 15 128 2328
25 2 256 56092
26 2 512 10494213
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