Преподаватель: Д.А. Тимашёв

Занятия проходят по вторникам на 1-й паре (9:00-10:35) в ауд. 407.

Нумерация задач даётся по «Сборнику задач по алгебре» под ред. А.И. Кострикина, новое изд., Москва, МЦНМО, 2009. Дополнительные задачи помечены знаком ★.

Группы (напоминание из 1-го семестра): определение, единственность нейтрального и обратного элементов в группе, абелевы группы, мультипликативная и аддитивная терминологии. Примеры групп: аддитивные и мультипликативные группы колец и полей, матричные и линейные группы, группы движений (в т.ч. группа диэдра D_n), группы подстановок (симметрическая группа S_n и знакопеременная группа A_n). Задание конечной группы таблицей умножения, примеры: группа Клейна V₄ и группа кватернионов Q₈. Изоморфизм групп, примеры изоморфных и неизоморфных групп: аддитивная и мультипликативная группы поля R, а также группа положительных вещественных чисел по умножению; Z₆, S₃ и D₃; Z₄ и V₄. Порядок элемента группы, его свойства, циклические подгруппы.

• 55.16, 55.25абг, 55.26, 56.7бв, 56.10, 56.11;
• какие из групп изоморфны: аддитивная группа поля рациональных чисел, его мультипликативная группа, группа положительных рациональных чисел (по умножению)?
• изоморфны ли группы GL₂(C) и GL₃(C)?

Теорема Лагранжа и её следствия о порядках элементов в конечных группах. Проблема классификации конечных групп, группы простого порядка. Сопряжённость элементов в группе, классы сопряжённости, центр группы. Вычисление классов сопряженности и центра для групп Q₈, S_n, D_n.

• доказать, что любая группа порядка 4 изоморфна либо Z₄ либо V₄;
• ★ доказать, что любая группа порядка 6 изоморфна либо Z₆ либо S₃;
• 57.29, 57.30б, 57.36, 58.20бв, 58.23, 58.24агж.

Нормальные подгруппы, их перечисление в группах S₃ и S₄. Факторгруппы.

• 58.1абд, 58.2, 58.3, 58.4б, 58.10, 58.11а, 58.12.

Гомоморфизмы, их ядра и образы. Основная теорема о гомоморфизмах, вычисление факторгрупп с её помощью. Автоморфизмы групп, группы внутренних автоморфизмов Inn(G) и внешних автоморфизмов Out(G). Автоморфизмы циклических групп, вычисление Aut(Aut(Aut Z₉)).

• 57.39а, 57.40, 57.41б, 58.32де, 58.33ге, 58.41;
• доказать, что Inn(G) нормальна в Aut(G);
• ★ доказать, что Aut(S_n) = Inn(S_n) ≅ S_n, кроме случаев n=2,6.

Прямое произведение (прямая сумма) групп, примеры разложений и неразложимости групп в прямые произведения (прямые суммы). Полупрямое произведение групп, примеры.

• 60.2бг, 60.5, 60.7, 60.8, 60.12;
• какие из групп в задаче 60.2 разложимы (нетривиальным образом) в полупрямое произведение?
• разложить в полупрямое произведение группы: а) GL_n(K) б) невырожденных верхнетреугольных матриц размера n×n.

Системы порождающих в группе, конечно порождённые и не конечно порождённые группы, примеры. Случай абелевых групп, свободные конечно порождённые группы. Структура конечно порождённых абелевых групп, её определение, исходя из представления группы в виде факторгруппы свободной группы по подгруппе, заданной набором порождающих элементов, приведением целочисленной матрицы координат порождающих элементов подгруппы к «диагональному» виду. Вычисление порядка элемента в конечно порождённой абелевой группе, представленной как факторгруппа свободной группы.

• 60.32, 60.50, 60.51, 60.52агд, 60.53.
• Доказать:
  1. группа S_n порождена транспозицией (1,2) и циклом (1,2,…,n);
  2. группа A_n порождена парами независимых транспозиций при n ≥ 5;
  3. группа B_n(K) невырожденных верхнетреугольных матриц порождена элементарными матрицами 1-го и 3-го типов.
• Являются ли конечно порождёнными следующие группы:
  1. группа рациональных дробей m/n, у которых простые делители n содержатся среди {p₁,…,p_s}, с операцией сложения;
  2. группа рациональных дробей m/n≠0, у которых простые делители m и n содержатся среди {p₁,…,p_s}, с операцией умножения.