О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами

Пусть G = H × B - прямое произведение конечных групп H и B (H - силовская p-подгруппа группы G), K полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p, KG групповое кольцо группы G над кольцом K. Под KG-модулями будем понимать KG-модули, являющиеся свободными K-модулями конечн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2005
1. Verfasser: Гудивок, П.М.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут прикладної математики і механіки НАН України 2005
Schriftenreihe:Український математичний вісник
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/124582
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами / П.М. Гудивок // Український математичний вісник. — 2005. — Т. 2, № 1. — С. 65-73. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-124582
record_format dspace
spelling irk-123456789-1245822017-09-30T03:03:38Z О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами Гудивок, П.М. Пусть G = H × B - прямое произведение конечных групп H и B (H - силовская p-подгруппа группы G), K полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p, KG групповое кольцо группы G над кольцом K. Под KG-модулями будем понимать KG-модули, являющиеся свободными K-модулями конечного ранга. Выясняется, когда произвольный неразложимый KG-модуль представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH-мoдуля и неприводимого KB-модуля. Отметим, что случай, когда K - поле характеристики p, был рассмотрен в [2], [3], [8]. 2005 Article О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами / П.М. Гудивок // Український математичний вісник. — 2005. — Т. 2, № 1. — С. 65-73. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1810-3200 2000 MSC. 16G20, 20C20. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/124582 ru Український математичний вісник Інститут прикладної математики і механіки НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Пусть G = H × B - прямое произведение конечных групп H и B (H - силовская p-подгруппа группы G), K полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p, KG групповое кольцо группы G над кольцом K. Под KG-модулями будем понимать KG-модули, являющиеся свободными K-модулями конечного ранга. Выясняется, когда произвольный неразложимый KG-модуль представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH-мoдуля и неприводимого KB-модуля. Отметим, что случай, когда K - поле характеристики p, был рассмотрен в [2], [3], [8].
format Article
author Гудивок, П.М.
spellingShingle Гудивок, П.М.
О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
Український математичний вісник
author_facet Гудивок, П.М.
author_sort Гудивок, П.М.
title О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
title_short О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
title_full О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
title_fullStr О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
title_full_unstemmed О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
title_sort о представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами
publisher Інститут прикладної математики і механіки НАН України
publishDate 2005
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/124582
citation_txt О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами / П.М. Гудивок // Український математичний вісник. — 2005. — Т. 2, № 1. — С. 65-73. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series Український математичний вісник
work_keys_str_mv AT gudivokpm opredstavleniâhprâmogoproizvedeniâkonečnyhgruppnadpolnymidiskretnonormirovannymikolʹcami
first_indexed 2025-07-09T01:39:39Z
last_indexed 2025-07-09T01:39:39Z
_version_ 1837131558198181888
fulltext Український математичний вiсник Том 2 (2005), № 1, 65 – 73 О представлениях прямого произведения конечных групп над полными дискретно нормированными кольцами Петр М. Гудивок Аннотация. Пусть G = H × B — прямое произведение конечных групп H и B (H — силовская p-подгруппа группы G), K — полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p, KG — групповое кольцо группы G над кольцом K. Под KG- модулями будем понимать KG-модули, являющиеся свободными K- модулями конечного ранга. Выясняется, когда произвольный нераз- ложимый KG-модуль представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH-мoдуля и неприводимого KB-мо- дуля. Отметим, что случай, когда K — поле характеристики p, был рассмотрен в [2], [3], [8]. 2000 MSC. 16G20, 20C20. Ключевые слова и фразы. Прямое произведение конечных групп, представление конечной группы над кольцом, полное дискретно нор- мированное кольцо K, неразложимый модуль над групповым коль- цом KG, внешнее тензорное произведение KG1- и KG2-модулей. Пусть K — область главных идеалов с единицей, F — поле ча- стных кольца K, G = G1 × G2 — прямое произведение конечных групп G1 и G2,KG – групповое кольцо группы G над кольцомK. Под KG-модулями в дальнейшем будем понимать KG-модули, являющи- еся свободными K-модулями конечного ранга. Интересной является задача о связи между KG- и KGi-модулями (i = 1, 2). Пусть Mi — KGi-модуль (i = 1, 2). Обозначим через M1 #M2 внешнее тензор- ное произведение модулей M1 и M2. Хорошо известно [7], что если F – алгебраически замкнутое поле, характеристика которого не делит порядок группы G = G1 × G2, то произвольный неприводимый FG- модуль однозначно с точностью до изоморфизма представляется в виде внешнего тензорного произведения неприводимых FGi-модулей (i = 1, 2). Джонс [10] получил следующий результат. Статья поступила в редакцию 1.04.2004 ISSN 1810 – 3200. c© Iнститут прикладної математики i механiки НАН України 66 О представлениях прямого произведения... Лемма 1. Пусть K — поле характеристики p > 0 либо дискретно нормированное кольцо, F — поле частных кольца K, P — макси- мальный идеал кольца K, K/P — поле характеристики p, G = G1 × G2 и (p, |G2|) = 1 (|G2| – порядок группы G2). Если F является полем разложения группы G2, то произвольный неразло- жимый KG-модуль является внешним тензорным произведением неразложимого KG1-модуля и неприводимого KG2-модуля. Н. Блоу [8] и мной [2], [3] доказана следующая теорема. Теорема 1. Пусть F — поле характеристики p > 0 и G = H ×G2, где H — силовская p-подгруппа конечной группы G. Произвольный неразложимый FG-модуль тогда и только тогда представляется однозначно с точностью до изоморфизма в виде внешнего тензорно- го произведения неразложимого FH-модуля и неприводимого FG2- модуля, когда F является полем разложения группы G2 либо группа H циклична. Теорема 2 ([3]). Пусть Zp — кольцо целых рациональных p- адиче- ских чисел и G = H × G2, где H — силовская p-подгруппа конечной группы G. Произвольный неразложимый ZpG-модуль тогда и толь- ко тогда однозначно с точностью до изоморфизма представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого ZpH-модуля и неприводимого ZpG2-модуля, когда поле рациональных p-адических чисел Qp является полем разложения группы G2 либо H — цикли- ческая группа порядка pr (r ≤ 2). Основные результаты этой работы опубликованы без доказате- льства в [4]. Лемма 2 ([11]). Пусть K — полное дискретно нормированное коль- цо и G — конечная группа. KG-модуль M неразложим тогда и толь- ко тогда, когда E(M) = HomKG(M,M) — локальное кольцо. Лемма 3. Пусть K — полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p > 0, G = G1 × G2, (|G2|, p) = 1. Следующие утверждения эквивалентны: 1) Каждый неразложимый KG-модуль является внешним тен- зорным произведением неразложимого KG1-модуля и неприводимого KG2-модуля; 2) Внешнее тензорное произведение неразложимого KG1-модуля и неприводимого KG2-модуля является неразложимым KG-модулем. П. М. Гудивок 67 Доказательство. Докажем сначала, что из 2) следует 1). Пусть M — неразложимый KG-модуль. Тогда, как известно [9], существует такой неразложимый KG1-модуль M1, что MG 1 = KG⊗KG1 M1 ∼= M ⊕W, (1) где W — некоторый KG-модуль. С другой стороны, очевидно, MG 1 ∼= M1#KG2 ∼= M1#V1 ⊕ · · · ⊕M1#Vr, (2) гдеKG2 = V1⊕· · ·⊕Vr (Vj – неприводимый KG2-модуль, j = 1, . . . , r). Так как M1#Vj — неразложимый KG-модуль, то из формул (1) и (2), учитывая справедливость теоремы Крулля-Шмидта дляKG-модулей [1], находим, что для некоторого i (1 ≤ i ≤ r) M ∼= M1#Vi. Итак, из 2) следует 1). Пусть далее имеет место 1). Обозначим через Mi произвольный неразложимый KGi-модуль (i = 1, 2). Допустим, что KG-модуль M = M1#M2 разложим: M = M1#M2 ∼= N1 ⊕ · · · ⊕Ns, (3) где Ni — неразложимый KG-модуль (i = 1, . . . , s). В силу 1) Ni ∼= Wi#Ti, где Wi — неразложимый KG1-модуль, а Ti — неприводимый KG2-модуль (i = 1, . . . , s). Тогда из (3) получаем: M = M1#M2 ∼= W1#T1 ⊕ · · · ⊕Ws#Ts. (4) Отсюда следует, что MG1 ∼= M (m1) 1 ∼= W (n1) 1 ⊕ · · · ⊕W (ns) s , (5) MG2 ∼= M (m2) 2 ∼= T (n1) 1 ⊕ · · · ⊕ T (ns) s (6) где MGi — модуль M , рассматриваемый как KGi-модуль (i = 1, 2), а W (n) — прямая сумма n экземпляров модуля W . Ввиду справедливо- сти теоремы Крулля-Шмидта для KG-модулей, из (5) и (6) вытекает, что Wj ∼= M1, Tj ∼= M2 (j = 1, . . . , s). Следовательно, формула (4) бу- дет иметь вид: M = M1#M2 ∼= (M1#M2) (s). Таким образом, s = 1, то есть M = M1#M2 — неразложимый KG- модуль. Значит, из 1) следует 2). Лемма доказана. 68 О представлениях прямого произведения... Лемма 4. Пусть K — полное дискретно нормированное кольцо с полем вычетов характеристики p > 0, G = G1 × G2, (p, |G2|) = 1, Mj — неразложимый KGj-модуль (j = 1, 2). Тогда E(M1#M2) ∼= E(M1) ⊗ E(M2) , (7) где E(M) = HomKG(M,M) и E(M) = E(M)/RadE(M) (M — KG- модуль, RadE(M) — радикал Джекобсона кольца E(M)). Доказательство леммы следует из [3] и [8]. Теорема 3. Пусть K — полное дискретно нормированное кольцо ха- рактеристики p > 0, F — поле частных кольца K и G = H×G2, где H — силовская p-подгруппа конечной группы G и |H| > 1. Произволь- ный неразложимый KG-модуль тогда и только тогда представля- ется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH- модуля и неприводимого KG2-модуля, когда F — поле разложения группы G2 либо H — группа порядка 2. Доказательство. Пусть H = 〈a〉 — группа порядка 2. Из [5] следует, что все неэквивалентные неразложимые матричные K-представления группы H = 〈a〉 исчерпываются такими представлениями: ∆ : a→ 1, ∆j : a→ ( 1 tj 0 1 ) (j = 0, 1, 2, . . .), (8) где t — простой элемент кольца K. Пусть M — неразложимый KH-модуль. Из (8) получаем, что E(M) = E(M)/RadE(M) ∼= K = K/tK. Отсюда и из лемм 1–4 вытекает доказательство достаточности тео- ремы. Пусть далее |H| > 2 и F не является полем разложения группы G2. Очевидно, достаточно рассмотреть случаи, когда H либо цикли- ческая группа порядка pr > 2, либо H — абелева группа типа (2, 2). Как известно (см. [7]) FG2 ∼= (F1)n1 ⊕ · · · ⊕ (Fs)ns , где Fi — конечное расширение поля F (i = 1, . . . , s) и (Fj)nj — коль- цо всех nj × nj-матриц над полем Fj (1 ≤ j ≤ ns). Так как F не является полем разложения группы G2, то существует такое j, что Fj 6= F (1 ≤ j ≤ s). Пусть Rj – кольцо целых величин поля Fj и П. М. Гудивок 69 Pj — максимальный идеал кольца Rj . Легко видеть, что в Rj содер- жится такой элемент θ, что θ /∈ K и θ /∈ Pj . Как известно, в кольце K существует подполе K1, изоморфное полю K = K/tK. Очевидно существует такой полином f(x) = xn +a1x n−1 + · · ·+an (ai ∈ K), что f(x) = xn + a1x n−1 + · · ·+ an (ai = ai + tK; i = 1, . . . , n) будет непри- водимым полиномом над полем K и f(θ) = 0, где θ = θ + tK. Пусть Nj — неприводимый KG2-модуль, соответствующий алгебре (Fj)nj , и A — сопровождающая матрица полинома f(x). Легко проверяется, что отображение Γ вида: a→ Γ(a) =   E tE A 0 E tE 0 0 E   , где E — единичная матрица порядка n, является K-представлением циклической группы H = 〈a〉 порядка pr > 2. Покажем, что пред- ставление Γ неразложимо. Пусть C = ‖Cik‖ (Cik — матрица порядка n) такая матрица порядка 3n над кольцом K, что Γ(a)C = CΓ(a). Из этого равенства вытекает, что C21 = C31 = C32 = 0, C33 = C22 = C11, AC11 ≡ C11A(mod tK). (9) Обозначим через W KH-модуль, в котором реализуется представ- ление Γ. Из (9) следует, что E(W ) ∼= K(θ). Отсюда и из леммы 2 получаем, что W — неразложимый KH-модуль. Тогда в силу леммы 4 E(W#Nj) ∼= E(W ) ⊗K E(Nj) ∼= K(θ) ⊗K Rj , где Rj = Rj/Pj . Очевидно, K(θ) ⊗K Rj не является полем. Значит, ввиду леммы 2 W#Nj разложимый KG-модуль. Пусть далее H — группа типа (2, 2): a2 = 1, b2 = 1, ab = ba. Очевидно, отображение Γ′ вида: a→ ( E E 0 E ) , b→ ( E A 0 E ) является неразложимым K-представлением группы H. Пусть W ′ — KH-модуль, в котором реализуется представление Γ′. Тогда E(W ′#Nj) ∼= K(θ) ⊗K Rj . Следовательно, W ′#Nj разложимый KG-модуль. Необходимость до- казана. Теорема доказана. 70 О представлениях прямого произведения... Теорема 4. Пусть K — полное дискретно нормированное кольцо характеристики нуль с полем вычетов характеристики p, F — по- ле частных кольца K и G = H ×G2, где H — силовская p-подгруппа конечной группы G и |H| = pd (d > 1). Произвольный неразложимый KG-модуль тогда и только тогда представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH-модуля и неприводи- мого KG2-модуля, когда F — поле разложения группы G2 либо H — циклическая группа порядка p2 и p — простой элемент кольца K. Доказательство. Доказательство достаточности теоремы вытекает из леммы 1 и теоремы 2. Докажем далее необходимость. Пусть F не является полем разло- жения группы G2. Тогда FG2 ∼= (S1)n1 ⊕ · · · ⊕ (Sr)nr , где Sj — конечное расширение поля F (j = 1, . . . , r). Так как F не является полем разложения группы G2, то существует такое j, что Sj 6= F (1 ≤ j ≤ r). Пусть Lj — кольцо целых величин поля Sj и Pj – максимальный идеал кольца Lj . Тогда в Lj найдется такой элемент θ, что θ /∈ K и θ /∈ Pj . Очевидно, существует такой полином f(x) = xn + a1x n−1+· · ·+an (ai ∈ K), что f(x) = xn+a1x n−1+· · ·+an (ai = ai+tK; i = 1, . . . , n) будет неприводимым полиномом над полем K = K/tK и f(θ) = 0, где θ = θ + tK (t — простой элемент кольца K). Пусть A — сопровождающая матрица полинома f(x) и Nj — неприводимый KG2-модуль, соответствующий алгебре (Sj)nj . Рассмотрим сначала случай, когда H — абелева группа типа (p, p): ap = 1, bp = 1, ab = ba. Пусть Γ(a)=   ε̃(n) 0 0 〈A〉 0 Esn Esn 0 0 0 ε̃(n) 0 0 0 0 En  , Γ(b)=   Esn 0 Esn 0 0 ε̃(n) 0 〈En〉 0 0 ε̃(n) 0 0 0 0 En  , (10) где ε — первообразный корень степени p из 1, En — единичная мат- рица порядка n, ε̃ — матрица оператора умножения на ε в K-базисе 1, ε, . . . , εs−1 кольца K[ε], ε̃(n) = ε̃×̇En — кронекерово произведение матриц ε̃ и En, 〈∆〉 = ‖〈δik〉‖ (1 ≤ i, k ≤ n), ∆ = ‖δik‖, 〈δik〉 – s × 1- матрица над K, столбец которой состоит из координат элемента δik ∈ K[ε] в K-базисе 1, ε, . . . , εs−1 кольца K[ε]. Нетрудно проверить, что П. М. Гудивок 71 отображение Γ : a → Γ(a), b → Γ(b) является K-представлением группы H. Пусть C такая матрица над кольцом K, что Γ(a)C = CΓ(a), Γ(b)C = CΓ(b). (11) Из (10) и (11) на основании [6] получаем, что матрица C имеет вид: C =   Θ̃1 ∗ 0 Θ̃2 0 0 Θ̃3 0 0 0 Θ4   , где Θi = ‖λ(i) hk‖, Θ̃i = ‖λ̃(i) hk‖, λ (i) hk ∈ K[ε] (i = 1, 2, 3), λ = αo+α1ε+ · · ·+ αs−1ε s−1 (αm ∈ K;m = 0, 1, . . . , s−1), λ̃ = α0Es +α1ε̃+ · · ·+αs−1ε̃ s−1. Используя [6] и (11), нетрудно показать, что Θi ≡ Θ1(modP ′) (i = 2, 3, 4), AΘ1 ≡ Θ1A(modP ′), (12) где P ′ — максимальный идеал кольца целых величин поля F (ε). Пусть M1 — KH-модуль, в котором реализуется представление Γ. Из (12) получаем, что E(M1) ∼= K(θ), где K = K/tK. Тогда в силу леммы 2 M1 — неразложимый KH-модуль. Отсюда и из леммы 4 получаем, что E(M1#Nj) ∼= K(θ) ⊗ Lj , (13) где Lj = Lj/Pj . Следовательно, в силу леммы 2 M1#Nj – разложи- мый KG-модуль. Итак, необходимость доказана, если H – нециклическая p-группа. Пусть H = 〈a〉 — циклическая группа порядка p3. Рассмотрим следующее K-представление Γ′ группы H = 〈a〉: Γ′(a) =   ε̃3 (n) 0 〈En〉 〈A〉 0 ε̃2 (n) 〈En〉 〈En〉 0 0 ε̃1 (n) 0 0 0 0 En   , (14) где εh — первообразный корень степени ph из 1 (h = 1, 2, 3), 〈∆〉 = ‖〈δik〉‖, ∆ = ‖δik‖ (1 ≤ i, k ≤ n) и 〈δik〉 — матрица, у которой все столбцы, кроме последнего, нулевые, а последний состоит из коорди- нат элемента δik ∈ K[εm] (2 ≤ m ≤ 3) в K-базисе 1, εm, . . . , ε rm m кольца K[εm]. Такими же рассуждениями, как и в случае (10), на основании [6] из (14) получаем, что E(M ′ 1) ∼= K(θ), где M ′ 1 — KH-модуль, в котором реализуется представление Γ′ группы H = 〈a〉. Отсюда и из 72 О представлениях прямого произведения... (13) следует доказательство необходимости, если H — циклическая p-группа порядка pd (d > 2). Пусть далееH = 〈a〉 — циклическая p-группа порядка p2 и p не яв- ляется простым элементом кольца K, т. е. p = λte (λ ∈ K∗, e > 1, t — простой элемент кольца K, K∗ — мультипликативная группа коль- ца K). Если группа H = 〈a〉 обладает по крайней мере четырьмя неэквивалентными неприводимыми F -представлениями, тогда дока- зательство необходимости аналогично случаю, когда H — цикличе- ская группа порядка p3. Поэтому в дальнейшем будем считать, что группа H = 〈a〉 обладает точно тремя неэквивалентными неприво- димыми F -представлениями. Пусть p 6= 2. Рассмотрим следующее K-представление Γ1 группы H = 〈a〉: Γ1(a) =   ε̃2 (n) 〈t1En〉 〈A〉 0 ε̃1 (n) 〈tEn〉 0 0 En   , (15) где t1 = 1 − ε2 (см. обозначения (14)). Аналогично, как и в случае (14), доказывается, что E(V ) ∼= K(θ), (16) где V — KH-модуль, в котором реализуется представление Γ1. Сле- довательно, V — неразложимый KH-модуль. Если p = 2, то взяв вместо t1 в (15) t, получим также утверждение (16). Из (13) и (16) следует доказательство необходимости в случае, когда H = 〈a〉 — циклическая группа порядка p2. Теорема доказана. Следствие 1. Пусть K — полное дискретно нормированное кольцо характеристики нуль с полем вычетов характеристики p, p — про- стой элемент кольца K, F — поле частных кольца K и G = H×G2, где H — силовская p-подгруппа конечной группы G. Произвольный неразложимый KG-модуль тогда и только тогда представляется в виде внешнего тензорного произведения неразложимого KH-модуля и неприводимого KG2-модуля, когда F — поле разложения группы G2 либо H — циклическая группа порядка pr (r ≤ 2). Доказательство следствия вытекает из теорем 2 и 4. Литература [1] З. И. Боревич, Д. К. Фаддеев, Теория гомологий в группах.II // Вестник Ленингр. ун-та. (1959), No 7, 72–87. [2] П. М. Гудивок, О модулярных и целочисленных представлениях конечных групп // Докл. АН СССР. 214 (1974), No 5, 993–996. П. М. Гудивок 73 [3] П. М. Гудивок, О модулярных и целочисленных P -адических представлениях прямого произведения групп // Укр. мат. журн. 214 (1977), No 5, 580–588. [4] П. М. Гудивок, О представлениях прямого произведения групп над полными дискретно нормированными кольцами // Докл. АН СССР. 237 (1977), No 1, 25–27. [5] П. М. Гудивок, Про обмеженiсть степенiв нерозкладних модулярних зоб- ражень скiнченних груп над кiльцями головних iдеалiв // Доп. АН УРСР. Сер. А. (1971), No 8, 683–685. [6] П. М. Гудивок, Представления конечных групп над числовыми кольцами // Изв. АН СССР. Сер. матем. 31 (1967), No 4, 799–834. [7] Ч. Кэртис, И. Райнер, Теория представлений конечных групп и ассоциатив- ных алгебр. Москва: Наука, 1969, 668 с. [8] H. I. Blau, Indecomposable modules for direct products of finite groups // Pacific J. of Math. 54 (1974), No 1, 39–44. [9] D. G. Higman, Indecomposable representations at characteristic p // Duke Math. J. 21 (1954), 377–381. [10] A. Jones, Integral representations of the direct product of groups // Canad. J. Math. 15 (1963), 625–630. [11] I. Reiner Relations between integral and modular representations // Mich. Math. J. 13 (1966), 357–372. Сведения об авторах Петр Михайлович Гудивок Ужгородский национальный университет, математический факультет, ул. Университетская, 14, 88016 Ужгород, Украина E-Mail: algebra@tn.uz.ua