Произведение двух групп (стр. 3 из 16)

Доказательство. Пусть

. Допустим, что существует , причем . Так как транзитивна на , то . Ho , поэтому и - тождественная подстановка. Противоречие. Следовательно, фиксирует только . Теперь подстановка содержит только один цикл длины 1, а так как - инволюция, то нечетен. Но , поэтому существует силовская 2-подгруппа из с и . Если , то , отсюда и , т. е. . Теперь и из теоремы Глаубермана следует, что .

Лемма 4 . Пусть центр группы

имеет четный порядок и силовская 2-подгруппа из либо циклическая, либо инвариантна в . Если - группа с циклической подгруппой индекса , то группа непроста.

Доказательство. Пусть

- циклическая подгруппа в , для которой , а - максимальная в подгруппа, содержащая . Тогда . Если , то и по лемме С. А. Чунихина группа непроста. Значит, .

Допустим, что порядок

нечетен. Если , то . Если , то ввиду леммы 2 и поэтому опять . Рассмотрим представление подстановками смежных классов по . Так как - максимальная в подгруппа, то - примитивная группа подстановок степени . Если - простое число, то либо разрешима, либо дважды транзитивна. Если - составное число, то, так как - регулярная группа подстановок при этом представлении, - опять дважды транзитивна. Из леммы 3 следует, что непроста.

Пусть порядок

четен. Если , то непроста по лемме 2. Значит, и . Пусть - силовская 2-подгруппа из . Если инвариантна в , то инвариантна и в . Следовательно, - циклическая группа. Но не является силовской в , поэтому содержится как подгруппа индекса 2 в некоторой группе . Теперь для инволюции из центра имеем , т. е. не максимальная в . Противоречие.

Следствие. Пусть группа

, где группа содержит циклическую подгруппу индекса . Если - 2-разложимая группа четного порядка, то группа непроста.

Лемма 5 . Пусть группа

содержит циклическую инвариантную подгруппу нечетного порядка и индекса 2. Если - 2-разложимая группа, то группа разрешима.

Доказательство. Применим индукцию к порядку

. Если , то ввиду леммы 1 фактор-группа удовлетворяет условиям леммы. По индукции, разрешима, отсюда разрешима и .