Спорадична група

Алгебрична структура → Теорія груп Теорія груп
Основні поняття Підгрупа Нормальна підгрупа Комутант Фактор-група Гомоморфізм груп (Напів-)прямий добуток Пряма сума
Алгебричні властивості Комутативна група Циклічна група Впорядкована група Група перетворень Розв'язна група
Скінченні групи Класифікація простих скінченних груп Скінченна циклічна група Cp Скінченна p-група Теорема Лагранжа Теореми Силова Симетрична група Sn Діедрична група Dn Знакозмінна група An 4-група Кляйна PSL(2,7) Групи Матьє M11 M12 M22 M23 M24 Групи Конвея Co1 Co2 Co3 Групи Янко J1 J2 J3 J4 Групи Фішера F22 F23 F24 Група чорної скриньки Монстр (М)
Топологічні групи Група Лі Загальна лінійна група GL(n) Спеціальна лінійна група SL(n) Ортогональна група O(n) Спеціальна ортогональна група SO(n) Унітарна група U(n) Спеціальна унітарна група SU(n) Симплектична група Sp(n) Прості Групи Лі G₂ F₄ E₆ E₇ E₈ U(1) Група Лоренца Група Пуанкаре Група кватерніона

Спорадична група — одна з 26 виняткових груп у теоремі про класифікацію простих скінченних груп.

Проста група — це група G, що не містить будь-яких нормальних підгруп, відмінних від самої групи G і тривіальної (одиничної) підгрупи. Теорема класифікації стверджує, що список скінченних простих груп складається з 18 зліченних нескінченних сімейств, плюс 26 винятків, які не потрапляють до цієї класифікації. Ці винятки називають спорадичними групами. Вони також відомі під назвами «спорадичні прості групи» або «спорадичні скінченні групи». Оскільки група Тітса не є строго групою лієвого типу, іноді її також вважають спорадичною і в цьому випадку вона є 27-ою спорадичною групою.

Група Монстр — найбільша серед спорадичних груп і містить як підгрупи або підфактор-групи всі, за винятком шести, інші спорадичні групи.

Назви спорадичних груп

П'ять спорадичних груп виявив у 1860-х роках Матьє, решту 21 знайдено між 1965 і 1975 роками. Існування кількох із цих груп передбачено до їх побудови. Пізніше доведено, що цим остаточно завершено повний пошук. Більшість груп носять імена математиків, які першими передбачили їх існування.

Повний список груп:

Діаграма показує підфакторні зв'язки спорадичних груп.

• групи Матьє M₁₁, M₁₂, M₂₂, M₂₃, M₂₄
• групи Янко J₁, J₂ або HJ, J₃ або HJM, J₄
• Групи Конвея Co₁, Co₂, Co₃
• Групи Фішера Fi₂₂, Fi₂₃, Fi₂₄′ або F₃₊
• Група Гігмана — Сімса HS
• Група Маклафліна McL
• Група Гельда He або F₇₊, або F₇
• Група Рудваліса Ru
• Група Судзукі Suz або F₃₋
• Група О'Нана O'N
• Група Гаради — Нортона HN або F₅₊, або F₅
• Група Лайонса Ly
• Група Томпсона Th або F_3|3, або F₃
• Малий Монстр (група) B або F₂₊, або F₂
• Группа «Монстр» Фішера-Грейса M або F₁

Групу Тітса T іноді також вважають спорадичною групою (вона майже лієвого типу) і з цієї причини в деяких джерелах число спорадичних груп дається як 27, а не 26. За іншими джерелами групу Тітса не вважається ні спорадичною, ні групою Лієва типу.

Для всіх спорадичних груп побудовано матричні представлення над скінченними полями.

Найраніше вживання терміна «спорадична група» знайдено в Бернсайда, де він говорить про групи Матьє: «Ці, мабуть, прості спорадичні групи вимагають ретельнішого дослідження, ніж мали досі».

Діаграма праворуч ґрунтується на діаграмі Ронана. Спорадичні групи також мають багато підгруп, які не є спорадичними, але на діаграмі вони відсутні через їх величезну кількість.

Система

З 26 спорадичних груп 20 містяться всередині групи «Монстр» як підгрупи або підфактор-групи .

I. Парії

Шість винятків J_1, J₃, J_4, O'N, Ru і Ly іноді називають паріями.

ІІ. Щаслива родина

Решта двадцять груп називають Щасливою родиною (назву дав Роберт Ґріс) і їх можна розбити на три покоління.

Перше покоління (5 груп) — групи Матьє

Групи M_n для n = 11, 12, 22, 23 та 24 є кратно-транзитивними групами перестановок n точок. Усі вони є підгрупами групи M₂₄ яка є групою перестановок 24 точок.

Друге покоління (7 груп) — ґратка Ліча

Всі підфактори групи автоморфізмів ґратки в 24-вимірному просторі, яку називають ґраткою Ліча:

• Co₁ — фактор-група групи автоморфізмів за центром {±1}
• Co₂ — стабілізатор вектора типу 2 (тобто довжини 2)
• Co₃ — стабілізатор вектора типу 3 (тобто довжини √6)
• Suz — група автоморфізмів, що зберігають структуру (модуль центра)
• McL — стабілізатор трикутника типу 2-2-3
• HS — стабілізатор трикутника типу 2-3-3
• J₂ — група автоморфізмів, що зберігають кватерніонну структуру (модуль за центром).

Третє покоління (8 груп) — інші підгрупи Монстра

Складається з підгруп, тісно пов'язаних із Монстром M:

• B або F₂ має подвійне покриття, що є централізатором елемента порядку 2 в M
• Fi₂₄′ має потрійне покриття, що є централізатором елемента порядку 3 в M (клас спряженості «3A»)
• Fi₂₃ є підгрупою Fi₂₄′
• Fi₂₂ має подвійне покриття, яке є підгрупою Fi₂₃
• Добуток Th = F₃ та групи порядку 3 є централізатором елемента порядку 3 в M (клас спряженості «3C»)
• Добуток HN = F₅ та групи порядку 5 є централізатором елемента порядку 5 в M
• Добуток He = F₇ і групи порядку 7 є централізатором елемента порядку 7 у M
• Зрештою, вважають, що сам Монстр також належить до цього покоління.

(Ця серія продовжується і далі — добуток M₁₂ та групи порядку 11 є централізатором елемента порядку 11 у M.)

Група Тітса також належить до цього покоління — існує підгрупа $S_{4}\times {^{2}}{F_{4}(2)^{\prime }}$, що нормалізує 2C² підгрупу B, що породжує підгрупу $2{\cdot }S_{4}\times {^{2}}F_{4}(2)^{\prime }$, яка нормалізує деяку підгрупу Q₈ Монстра. ${^{2}}F_{4}(2)^{\prime }$ є також підгрупою груп Фішера Fi₂₂, Fi₂₃ і Fi₂₄′ та «малого Монстра» B. ${^{2}}F_{4}(2)^{\prime }$ є підгрупою групи-парії Рудваліса Ru і не має інших залежностей із простими спорадичними групами, крім перерахованих вище.

Таблиця порядків спорадичних груп

Група	Покоління	Порядок (послідовність A001228 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS)	Значущих цифр	Розклад	Трійка стандартных генераторів (a, b, ab)	Інші умови
F1 або M	третє	8080174247945128758864599049617107 57005754368000000000	≈ 8× 1053	246 • 320 • 59 • 76 • 112 • 133 • 17 • 19 • 23 • 29 • 31 • 41 • 47 • 59 • 71	2A, 3B, 29
F2 або B	третє	4154781481226426191177580544000000	≈ 4× 1033	$2^{41}\cdot 3^{13}\cdot 5^{6}\cdot 7^{2}\cdot 11\cdot 13\cdot 17\cdot 19\cdot 23\cdot 31\cdot 47$	2C, 3A, 55	$o((ab)^{2}(abab^{2})^{2}ab^{2})=23$
Fi24' або F3+	третє	1255205709190661721292800	≈ 1× 1024	221 • 316 • 52 • 73 • 11 • 13 • 17 • 23 • 29	2A, 3E, 29	$o((ab)^{3}b)=33$
Fi23	третє	4089470473293004800	≈ 4× 1018	218 • 313 • 52 • 7 • 11 • 13 • 17 • 23	2B, 3D, 28
Fi22	третє	64561751654400	≈ 6× 1013	217 • 39 • 52 • 7 • 11 • 13	2A, 13, 11	$o((ab)^{2}(abab^{2})^{2}ab^{2})=12$
F3 або Th	третє	90745943887872000	≈ 9× 1016	215 • 310 • 53 • 72 • 13 • 19 • 31	2, 3A, 19
Ly	парія	51765179004000000	≈ 5× 1016	28 • 37 • 56 • 7 • 11 • 31 • 37 • 67	2, 5A, 14	$o(ababab^{2})=67$
F5 або HN	третє	273030912000000	≈ 3× 1014	214 • 36 • 56 • 7 • 11 • 19	2A, 3B, 22	$o([a,b])=5$
Co1	друге	4157776806543360000	≈ 4× 1018	221 • 39 • 54 • 72 • 11 • 13 • 23	2B, 3C, 40
Co2	друге	42305421312000	≈ 4× 1013	218 • 36 • 53 • 7 • 11 • 23	2A, 5A, 28
Co3	друге	495766656000	≈ 5× 1011	210 • 37 • 53 • 7 • 11 • 23	2A, 7C, 17
O'N	парія	460815505920	≈ 5× 1011	29 • 34 • 5 • 73 • 11 • 19 • 31	2A, 4A, 11
Suz	друге	448345497600	≈ 4× 1011	213 • 37 • 52 • 7 • 11 • 13	2B, 3B, 13	$o([a,b])=15$
Ru	парія	145926144000	≈ 1× 1011	214 • 33 • 53 • 7 • 13 • 29	2B, 4A, 13
F7 або He	третє	4030387200	≈ 4× 109	210 • 33 • 52 • 73 • 17	2A, 7C, 17
McL	друге	898128000	≈ 9× 108	27 • 36 • 53 • 7 • 11	2A, 5A, 11	$o((ab)^{2}(abab^{2})^{2}ab^{2})=7$
HS	друге	44352000	≈ 4× 107	29 • 32 • 53 • 7 • 11	2A, 5A, 11
J4	парія	86775571046077562880	≈ 9× 1019	221 • 33 • 5 • 7 • 113 • 23 • 29 • 31 • 37 • 43	2A, 4A, 37	$o(abab^{2})=10$
J3 або HJM	парія	50232960	≈ 5× 107	27 • 35 • 5 • 17 • 19	2A, 3A, 19	$o([a,b])=9$
J2 или HJ	друге	604800	≈ 6× 105	27 • 33 • 52 • 7	2B, 3B, 7	$o([a,b])=12$
J1	парія	175560	≈ 2× 105	23 • 3 • 5 • 7 • 11 • 19	2, 3, 7	$o(abab^{2})=19$
M24	перше	244823040	≈ 2× 108	210 • 33 • 5 • 7 • 11 • 23	2B, 3A, 23	$o(ab(abab^{2})^{2}ab^{2})=4$
M23	перше	10200960	≈ 1× 107	27 • 32 • 5 • 7 • 11 • 23	2, 4, 23	$o((ab)^{2}(abab^{2})^{2}ab^{2})=8$
M22	перше	443520	≈ 4× 105	27 • 32 • 5 • 7 • 11	2A, 4A, 11	$o(abab^{2})=11$
M12	перше	95040	≈ 1× 105	26 • 33 • 5 • 11	2B, 3B, 11
M11	перше	7920	≈ 8× 103	24 • 32 • 5 • 11	2, 4, 11	$o((ab)^{2}(abab^{2})^{2}ab^{2})=4$

Література

• William Burnside. Theory of groups of finite order. — 1911. — С. 504 (note N). — ISBN 0-486-49575-2.
• Conway J. H. A perfect group of order 8,315,553,613,086,720,000 and the sporadic simple groups // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. — 1968. — Т. 61, вип. 2 (14 листопада). — С. 398–400. — DOI:10.1073/pnas.61.2.398.
• Conway J. H., Curtis R. T., Norton S. P., Wilson R. A. Atlas of finite groups. Maximal subgroups and ordinary characters for simple groups. With computational assistance from J. G. Thackray. — Oxford University Press, 1985. — ISBN 0-19-853199-0.
• Gorenstein D., Lyons R., Solomon R. The Classification of the Finite Simple Groups. — American Mathematical Society, 1994. Випуски 1, 2, …
• Robert L. Griess. Twelve Sporadic Groups. — Springer-Verlag, 1998. — ISBN 3540627782.
• Mark Ronan. Symmetry and the Monster. — Oxford, 2006. — ISBN 978-0-19-280722-9.

Посилання

• Weisstein, Eric W. Спорадична група(англ.) на сайті Wolfram MathWorld.
• Atlas of Finite Group Representations: Sporadic groups