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Untergruppen der S5

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Tags: Index, Symmetrische Gruppe, Untergruppen

 
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Oberniete

Oberniete aktiv_icon

18:41 Uhr, 22.05.2008

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Hallo...

Ich soll zeigen, dass die Gruppe S5 keine Untergruppen vom Index 3 oder 4 hat.

Da ich mit den symmetrischen Gruppen auf Kriegsfuß stehe, wäre mir vermutlich schon mit dem Untergruppenverband der S5 geholfen, um mir einiges klar zu machen...

Danke im Voraus!

LG Mona

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hagman

hagman aktiv_icon

07:52 Uhr, 23.05.2008

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Der Untergruppenverband - das hiesse mit Kanonen auf Spatzen zu schießen.

Angenommen U<S5 wäre vom Index 3. Die Ordnung von gS5 selbst ist von vorneherein entweder 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6; Falls gS5\U gilt, bleibt nur 3 oder 6 als Möglichkeit übrig, da g3U gelten muss und somit die Ordnung von g durch 3 teilbar sein muss.
Es müsste also S5\U genau 120-40=80 Elemente der Ordnung 3 oder 6 enthalten. Tatsächlich gibt es genau (5 über 3)2 der Ordnung 3 und (5 über 3)2 der Ordnung 6, insgesamt also nur 20 Kandidaten.

Bei Index 4 kann man ähnlich argumentieren, muss aber etwas aufpassen, da 4 keine Primzahl ist

Nachtrag: Man kann natürlich auch beide Fälle auf einmal erschlagen:
S5 operiert durch Linksmultiplikation auf den Linksnebenklassen. Da es nach Voraussetzung 3 bzw. 4 solche Nebenklassen gibt, bedeutet diese Operation einen Gruppenhomomorphismus S5S3 bzw. S5S4. Der Kern muss insbesondere alle Elemente der Ordnung 5 enthalten! Die Elemente der Ordnung 5 erzeugen aber bereits die ganze alternierende Gruppe A5, denn es ist beispielsweise
(123)=(15432)(45132)
(12)(34)=(35241)(15324)
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