КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-21-00163
НазваниеРедукция в задаче поиска относительно максимальных подгрупп
Руководитель Ревин Данила Олегович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт математики им. С. Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-102 - Алгебра
Ключевые слова конечная группа, конечная простая группа, относительно максимальная подгруппа, полный класс групп, субнормальный ряд, теоремы силовского типа
Код ГРНТИ27.17.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Свойства многих объектов математики и естествознания описываются в терминах группы симметрий. Теория Галуа дает первый, но далеко не единственный пример, когда сложную проблему удается решить, переведя ее на язык теории групп. Начиная с задачи о разрешимости алгебраических уравнений в радикалах, довольно типичной теоретико-групповой задачей является следующая: дана группа, например, симметрическая, и некоторый класс групп, например, класс разрешимых групп, и требуется понять, какие подгруппы данной группы принадлежат этому классу. Несмотря на ряд глубоких результатов, связанных с именами выдающихся математиков (К.Жордан, Х.Виланд, Д.А.Супруненко и др.), даже для нахождения полного списка максимальных разрешимых подгрупп симметрической группы нет универсального исчерпывающего метода, не говоря уже о произвольных группах и классах. Х.Виланд указал на некоторые принципиальные трудности, связанные с неиндуктивным характером указанного типа задач и в 1979 году выдвинул программу, нацеленную на преодоление этих трудностей в предположении, что рассматриваемый класс групп по своим свойствам напоминает класс разрешимых групп. Программа, которую сам Виланд рассматривал как развитие знаменитой программы О.Гёльдера, привлекала внимание многих исследователей, и в особенности интерес к ней вырос в последние годы. Многие из пунктов программы Виланда к настоящему времени удалось выполнить. В то же время активный интерес к программе привел к пониманию необходимости ее модификации для достижения поставленных целей. В рамках проекта мы, основываясь на достигнутых результатах, обоснуем необходимость такой модификации, предложим модифицированную версию программы Виланда и получим новые результаты.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Естественная для теории групп задача поиска подгрупп данной группы, принадлежащих выделенному классу X, восходит к одной из центральных задач знаменитого тракта Камиля Жордана - поиску разрешимых подгрупп симметрической группы, которая, в свою очередь, восходит к классическому результату Эвариста Галуа о разрешимости алгебраических уравнений в радикалах. В столь широкой постановке, не накладывая никаких ограничений на класс X, указать метод перечисления всех X-подгрупп произвольной группы, т.е. подгрупп, принадлежащих X, вряд ли возможно. В качестве первоначального ограничения, следуя Хельмуту Виланду, будем рассматривать классы с сильными свойствами замкнутости. Далее всюду предполагается, что X - фиксированный полный в смысле Виланда, т.е. непустой и, подобно классу разрешимых групп, замкнутый относительно взятия подгрупп, гомоморфных образов и расширений, класс конечных групп. Для таких классов задача поиска X-подгрупп группы G может быть заменена более обозримой задачей поиска максимальных (по включению) X-подгрупп, которые естественно искать с точностью до сопряженности. Для краткости мы будем называть ее X-проблемой для группы G: указать ровно по одному представителю в каждом классе сопряженности максимальных X-подгрупп.
В ходе реализации первого этапа проекта «Редукция в задаче поиска относительно максимальных подгрупп» было модифицировано введенное Виландом понятие субмаксимальной X-подгруппы. Оно обобщает понятие максимальной X-подгруппы и является ключевым в рамках выдвинутой в 1979 г. на известной конференции по конечным группам в г. Санта-Круз (Калифорния, США) программы. Цель программы - построить для X-подгрупп в неразрешимых группах аналог теории Ф.Холла для п-подгрупп в разрешимых группах. Необходимость модификации диктуется обнаруженными в ряде совместных работ Заварницина и Ревина довольно курьезными случаями иррегулярного поведения субмаксимальных X-подгрупп. Что касается возможности упомянутой модификации, то она обусловлена успешной реализацией «малой программы Виланда» 1963-64 гг. по классификации всех случаев, когда X-проблема для группы полностью сводится к аналогичной проблеме для ее собственной факторгруппы. Эта «малая программа» выполнена в цикле работ руководителя проекта Д.О.Ревина совместных с В.Го и Е.П.Вдовиным 2018-2022 годов. Реализация «малой программы», показывает, как именно можно модифицировать понятие субмаксимальной X-подгруппы, чтобы исключить возможность иррегулярного поведения. Отметим, что на возможность дальнейших модификаций понятия субмаксимальной X-подгруппы указывал в своем докладе и сам Виланд. Предложенная в рамках проекта модификация получила название виландовых X-подгрупп. Подготовлена и принята к печати в журнал «Алгебра и логика» научная статья «Виландовы X-подгруппы», в которой мотивирована необходимость модификации, введено понятие виландовой X-подгруппы, и установлены свойства виландовых X-подгрупп, отсутствующие у субмаксимальных X-подгрупп и гарантирующие «регулярность поведения». Доказано, что всякая субмаксимальная X-подгруппа ялвяется виландовой и приведен пример виландовой X-подгруппы, не являющейся субмаксимальной.
На основе проделанной работы и с использованием понятия виландовой X-подгруппы начата разработка модификации программы Виланда. По мнению исполнителей проекта эта программа должна включать в себя 1) установление свойств виландовых подгрупп, имеющихся у субмаксимальных X-подгрупп: инъекторное свойство, аналог теоремы Виланда-Хартли, однозначная определимость по проекциям на факторы субнормального ряда и др., 2) изучение поведения виландовых X-пдогрупп по отношению к важным надгруппам, среди которых выделяются: произведения с нормальными подгруппами, нормализаторы пересечений с нормальными подгруппами и др., 3) изучение свойств максимальных X-подгрупп, отсутствующих у субмаксимальных, например обратного проекторного свойства, 4) разработка методов поиска виландовых X-подгрупп. Реализация данной программы позволит существенно продвинуться в решении X-проблемы, поскольку максимальные и субмаксимальные X-подгруппы являются частными случаями виландовых X-погдрупп. По замыслу коллектива исполнителей проекта модифицированная программа должна представлять собой перечень открытых вопросов, касающихся виландовых X-подгрупп, опирающихся на свойства (а в каких-то случаях отрицательные примеры), которые удастся установить (или построить). Именно разработку данной программы участники проекта рассматривают в качестве приоритетной цели и видят ее ее главным итогом проекта.
Наряду с задачей модификации программы Виланда рассматрена одна из открытых проблем из оригинальной программы 1979 года: для данного множества простых чисел п найти все простые конечные неабелевы группы, у которых в каждой подгруппе все максимальные п-подгруппы сопряжены. Классификация конечных простых групп разбивает данную задачу на случаи спорадических, знакопеременных групп и групп лиева типа. К настоящему времени проблема решена для первых двух случаев. До настоящего времени не было ни одной серии групп лиева типа, для которой проблема Виланда была бы решена. В 2024 в рамках проекта получено решение проблемы для групп PSL(2,q).
Публикации
1.
Васильев А.С.
Normalizers of Sylow subgroups in symplectic and orthogonal groups over finite fields of odd characteristic/Нормализаторы силовских подгрупп в симплектических и ортогональных группах над конечными полями нечетной характеристики
Trudy Instituta Matematiki i Mekhaniki UrO RAN/Труды Института математики и механики УрО РАН, Trudy Instituta Matematiki i Mekhaniki UrO RAN, Volume 30, Issue 1, 2024, Pages 61-69 (год публикации - 2024)
10.21538/0134-4889-2024-30-1-61-69
2.
Ревин Д.О.
Wielandt X-subgroups/Виландовы X-подгруппы
Algebra and Logic, Algebra and Logic, 2024, Volume 63, Issue 3, Pages 201–216 (год публикации - 2025)
10.1007/s10469-025-09784-3
3. Шепелев В.Д. Конечные простые группы лиева типа ранга 1, удовлетворяющие сильной π-теореме Силова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт математики им. С. Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (год публикации - 2024)
4.
Ревин Д.О., Шепелев В.Д.
The Strong π-Sylow Theorem for the Groups PSL2(q)/Сильная π-теорема Силова для групп PSL2(q)
Siberian Mathematical Journal, Siberian Mathematical Journal, 2024, volume 65, issue 5, pages 1187–1194 (год публикации - 2024)
10.1134/S0037446624050173
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Естественная для теории групп задача поиска подгрупп данной группы, принадлежащих выделенному классу X, восходит к одной из центральных задач знаменитого тракта Камиля Жордана - поиску разрешимых подгрупп симметрической группы, которая, в свою очередь, восходит к классическому результату Эвариста Галуа о разрешимости алгебраических уравнений в радикалах. В столь широкой постановке, не накладывая никаких ограничений на класс X, указать метод перечисления всех X-подгрупп произвольной группы, т.е. подгрупп, принадлежащих X, вряд ли возможно. В качестве первоначального ограничения, следуя Хельмуту Виланду, будем рассматривать классы с сильными свойствами замкнутости. Далее всюду предполагается, что X - фиксированный полный в смысле Виланда, т.е. непустой и, подобно классу разрешимых групп, замкнутый относительно взятия подгрупп, гомоморфных образов и расширений, класс конечных групп. Для таких классов задача поиска X-подгрупп группы G может быть заменена более обозримой задачей поиска максимальных (по включению) X-подгрупп, которые естественно искать с точностью до сопряженности. Для краткости мы будем называть ее X-проблемой для группы G: указать ровно по одному представителю в каждом классе сопряженности максимальных X-подгрупп. Данная проблема плохо сводится к факторам субнормальных рядов, и чтобы обойти возникающие трудности, Х.Виланд предложил, во-первых, обогатить множество максимальных X-подгрупп группы до множества т.н. субмаксимальных X-подгрупп, которые по его замыслу должно быть легче искать благодаря ряду хороших свойств, и, во-вторых, разработать для субмаксимальных X-подгрупп аналог теории холловых подгрупп в разрешимых группах (программа Виланда 1979 г.). В основе нашего проекта лежит замечание о том, что субмаксимальные подгруппы утрачивают ряд полезных свойств максимальных X-подгрупп, но с этим можно справиться, если еще немного расширить множество субмаксимальных X-подгрупп.
На первом этапе реализации проекта «Редукция в задаче поиска относительно максимальных подгрупп» было введено понятие виландовой X-подгруппы - модификация введенного Виландом понятия субмаксимальной X-подгруппы, и было показано, что, в отличие от субмаксимальных, виландовы X-подгруппы гарантируют хорошее поведение во всех случаях, когда хорошо себя ведут максимальные X-подгруппы. На втором этапе установлен ряд свойств виландовых X-подгрупп, аналогичных свойствам субмаксимальных подгрупп: инъекторное свойство, означающее, что пересечение виландовой X-подгруппы с субнормальной подгруппой будет виландовойX-подгруппой в субнормальной подгруппе, свойство Виланда-Хартли, означающее, что виландова X-подгруппа будет максимальной X-подгруппой в своем нормализаторе, доказана однозначная определимость виландовых подгрупп проекциями на факторы субнормального ряда, получена естественная характеризация виландовых X-подгрупп в прямых произведениях. На основе проделанной работы предложен индуктивных процесс, сводящий поиск виландовых X-подгрупп группы к аналогичной задаче для простых неабелевых групп. Отметим, что в простой группе S понятия субмаксимальной и виландовой X-подгрупп эквивалентны и означают пересечение S с максимальными X-подгруппами из полной группы автоморфизмов. Разработана программа по созданию теории виландовых X-подгрупп. Эта программа, наряду с уже установленными свойствами и ограничивающими примерами, содержит ряд открытых проблем. Программа рассматривается участниками как модификация программы Виланда и как вклад в разработку методов решения X-проблемы.
Получено также существенное продвижение в изучении одной из открытых проблем оригинальной программы Виланда 1979 года: для данного множества простых чисел п найти все простые конечные неабелевы группы, у которых в каждой подгруппе все максимальные п-подгруппы сопряжены. Классификация конечных простых групп разбивает данную задачу на случаи спорадических, знакопеременных групп и групп лиева типа. К настоящему времени проблема решена для первых двух случаев. До настоящего времени не было ни одной серии групп лиева типа, для которой проблема Виланда была бы решена. В рамках проекта получено решение проблемы для групп всех групп лиева типа ранга 1 (для групп L_2(q) на первом этапе и для оставшихся групп Sz(q), Ree(q) и U_3(q) на втором этапе) и разработаны методы решения этой проблемы для групп лиева типа более высоких рангов.
Публикации
1.
Шепелев В.Д.
The strong π -Sylow theorem for finite simple groups of Lie type of rank 1/Сильная π-теорема Силова для простых групп лиева типа ранга 1
Siberian Mathematical Journal, Shepelev V.D., The Strong π-Sylow Theorem for Finite Simple Groups of Lie Type of Rank 1
Siberian Mathematical Journal. 2025. V.66. N4. P.1049-1062. DOI: 10.1134/s0037446625040159 (год публикации - 2025)
10.1134/S0037446625040159
2. Ревин Д.О. О программе Виланда и ее модификации Современные проблемы математики и ее приложений, Тезисы Международной (56-й Всероссийской) молодёжной школы-конференции. Институт математики и механики УрО РАН, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Ревин Д.О., О программе Виланда и ее модификации, Современные проблемы математики и ее приложений, Тезисы Международной (56-й Всероссийской) молодёжной школы-конференции. Екатеринбург: Институт математики и механики УрО РАН, Уральский федеральный университет, 2025, с. 26 (год публикации - 2025)
3. Шепелев В.Д. Сильная π-теорема Силова для простых групп лиева типа малых рангов Современные проблемы математики и ее приложений, Тезисы Международной (56-й Всероссийской) молодёжной школы-конференции. Институт математики и механики УрО РАН, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Шепелев В. Д., Сильная π-теорема Силова для простых групп лиева типа малых рангов, Современные проблемы математики и ее приложений, Тезисы Международной (56-й Всероссийской) молодёжной школы-конференции. Екатеринбург: Институт математики и механики УрО РАН, Уральский федеральный университет, 2025, с. 38 (год публикации - 2025)
4. Ревин Д.О. Операторы классовых замыканий на классах конечных групп, определяемых своими холловыми подгруппами Алгебра и динамические системы, Нальчик, Россия, 3 — 7 июня 2025 г., Тезисы докладов.–Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик, Ревин Д.О., Операторы классовых замыканий на классах конечных групп, определяемых своими холловыми подгруппами, В сборнике Алгебра и динамические системы, Нальчик, Россия, 3 — 7 июня 2025 г., Тезисы докладов.–Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова,.,2025.– C.138.– ISBN 978-5-7558-0705-0. (год публикации - 2025)
5. Шепелев В.Д. О наследовании π-теоремы Силова подгруппами классических групп МАЛЬЦЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ, Тезисы докладов Международной конференции. Новосибирск, 2025, Издательство: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт математики им. С.Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, Шепелев В.Д., О наследовании π-теоремы Силова подгруппами классических групп, В книге: Мальцевские чтения. Тезисы докладов Международной конференции. Новосибирск, 2024. С. 180. (год публикации - 2025)
6.
Шепелев В.Д.
О наследовании π-теоремы Силова подгруппами группы L_n(q)
МАТЕМАТИКА, Материалы 63-й Международной научной студенческой конференции. Новосибирск, 2025, Издательство: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Шепелев В.Д., О наследовании π-теоремы Силова подгруппами группы L_n(q), в сборнике МАТЕМАТИКА, Материалы 63-й Международной научной студенческой конференции. Новосибирск, 2025, Издательство: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (год публикации - 2025)
10.25205/978-5-4437-1797-5