高等群論
p-群
p-群是完全由單個素數構建的群:每個元素的階都是 p 的某個冪。對有限群而言,這等同於說群的階是 p 的冪。它們是「素數冪階的原子」,而西羅定理使其成為按素數逐一組裝任何有限群結構的基本構件。
形式地,對固定素數 p,若群中每個元素的階都為某個 p^n(n ≥ 0,依元素而定),則稱其為 p-群。由柯西定理與拉格朗日定理,有限群是 p-群當且僅當 |G| = p^k(某個 k)。它們決定性的結構特徵——由類方程證得——是非平凡有限 p-群總有非平凡中心。
由非平凡中心這一事實可推出許多結論:有限 p-群是冪零的,它們對整除 |G| 的每個階都有一個正規子群(即一條完整的正規子群鏈,相鄰商的階均為 p),且除非階為 p 否則絕非單群。無限情形更豐富也更奇異——普呂弗 p-群 Z(p^∞) 是一個無限 p-群,其每個真子群都有限——故不應把乾淨的有限圖景過度外推。
階為 4 的群恰有兩個:循環群 Z/4Z 與克萊因四元群 Z/2Z x Z/2Z;二者都是 2-群且都交換。階為 8 的群有五個,包括非交換的二面體群 D_4 與四元數群 Q_8——二者都是中心階為 2 的 2-群。
階為 4 與 8 的小 2-群。
另見