高等群論
可解群
可解群是只用交換塊就能逐層搭建起來的群——從不需要任何真正非交換的單成分。這個名字來自伽羅瓦:一個多項式方程可用根式求解當且僅當它的伽羅瓦群可解,故群的可解性恰好告訴你能否只用域運算與 n 次根寫出方程的根。
形式地,群 G 可解,若它有次正規列 1 = G_0 ⊴ G_1 ⊴ ... ⊴ G_n = G,其中每個商 G_{i+1}/G_i 都交換。等價地,導出列——G,然後 G' = [G, G],再 G'' = [G', G'],依此類推——在有限步內到達平凡子群。對有限群,還有一個等價條件:所有合成因子都是素數階的循環群。
可解群在取子群、取商與擴張下封閉,這使其成為一個穩健的類。分水嶺例子是對稱群:S_n 在 n ≤ 4 時可解,而 n ≥ 5 時不可解,因為 A_5 是非交換單群。這一事實經由伽羅瓦理論,恰恰說明了為何一般五次方程不能用根式求解,而四次以下可以。
每個有限 p-群都可解,因為它的中心非平凡,而對中心取商得到更小的 p-群,由歸納給出交換商鏈。對稱群 S_4 經由 1 ⊴ V_4 ⊴ A_4 ⊴ S_4 可解,其交換商的階為 4、3、2。
p-群與 S_4 的可解性。
兩個著名里程碑框定了有限理論:費特-湯普森定理(每個奇數階有限群都可解)與伯恩賽德 p^a q^b 定理(階只有兩個素因子的有限群都可解)。兩者都遠比初等定義所暗示的更深刻。
又稱
另見