高等群论
幂零群
幂零群是一种以受控的分层方式“几乎交换”的群:若反复把中心折叠进去,它不交换的程度便会消散。每次相对整个群对换位子取商,群都会变简单,而对幂零群,这一过程在有限步内到达平凡群。
形式地,G 的下中心列由 γ_1 = G、γ_{i+1} = [G, γ_i] 定义,后者是由群元素与 γ_i 中元素的所有换位子生成的子群。若对某个 c 有 γ_{c+1} = 1,则称群幂零;最小的这种 c 是它的幂零类。等价地,上中心列 1 ⊴ Z(G) ⊴ Z_2(G) ⊴ ...(每步取商群中心的原像)在有限步内到达整个 G。
幂零严格地介于交换与可解之间:每个交换群都是类 ≤ 1 的幂零群,每个幂零群都可解,但两个逆命题都不成立。对有限群,幂零有一个干净的刻画——有限群幂零当且仅当它是其西罗子群的直积,等价地当且仅当每个西罗子群都正规。这正是有限 p-群成为幂零群原型的原因。
域上的上三角矩阵群 [1, a, c; 0, 1, b; 0, 0, 1](海森堡群)是类为 2 的幂零群:所有换位子都落入中心(其中 a = b = 0,c 任意),而这些元素的换位子平凡。相比之下 S_3 可解但不幂零,因为它的西罗 3-子群不正规。
海森堡群:类为 2 的幂零群。
另见