高等群論
合成列
如果說單群是群論的「素數」,那麼合成列就是把群分解為它們的方法。你構造一條子群鏈,每個在下一個中正規,並盡可能細化,使得無法再插入任何中間子群。由此得到的單商就是該群的素因子——即合成因子。
形式地,群 G 的一個合成列是有限鏈 1 = G_0 ⊴ G_1 ⊴ ... ⊴ G_n = G,其中每個 G_i 在 G_{i+1} 中正規,且每個相鄰商 G_{i+1}/G_i 都是單群。這些單商就是合成因子。其極大性恰是商的單性:一個商是單的當且僅當 G_{i+1} 沒有真正規子群嚴格地夾在 G_i 與 G_{i+1} 之間。
每個有限群都有合成列,透過反覆選取極大真正規子群即可得到。無限群可能沒有——例如 Z 沒有合成列,因為它的子群鏈永遠不會終於單商。深刻之處在於:合成因子的列表是群的一個不變量,與合成列如何構造無關;這正是約當-赫爾德定理的內容。
對 Z/12Z,一個合成列是 0 ⊂ ⟨6⟩ ⊂ ⟨3⟩ ⊂ Z/12Z,相鄰商的階為 2、2、3——全是單循環群 Z/2Z、Z/2Z、Z/3Z。另一個合成列 0 ⊂ ⟨4⟩ ⊂ ⟨2⟩ ⊂ Z/12Z 給出階為 3、2、2 的因子:同一個多重集,只是重新排序。
Z/12Z 的兩個合成列具有相同的因子。
另見