Liste kleiner Gruppen

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Die folgende Liste enthält eine Auswahl endlicher Gruppen kleiner Ordnung.

Diese Liste kann benutzt werden, um herauszufinden, zu welchen bekannten endlichen Gruppen eine Gruppe G isomorph ist. Als erstes bestimmt man die Ordnung von G und vergleicht sie mit den unten aufgelisteten Gruppen gleicher Ordnung. Ist bekannt, ob G abelsch (kommutativ) ist, so kann man einige Gruppen ausschließen. Anschließend vergleicht man die Ordnung einzelner Elemente von G mit den Elementen der aufgelisteten Gruppen, wodurch man G bis auf Isomorphie eindeutig bestimmen kann.

Glossar

In der nachfolgenden Liste werden folgende Bezeichnungen verwendet:

Die Notation G×H wird benutzt, um das direkte Produkt der Gruppen G und H zu bezeichnen. Es wird angemerkt, ob eine Gruppe abelsch oder einfach ist. (Für Gruppen der Ordnung n<60 sind die einfachen Gruppen genau die zyklischen Gruppen n, mit n aus der Menge der Primzahlen.) In den Zykel-Graphen der Gruppen wird das neutrale Element durch einen ausgefüllten schwarzen Kreis dargestellt. Ordnung 16 ist die kleinste Ordnung, für welche die Gruppenstruktur durch den Zykel-Graphen nicht eindeutig bestimmt ist: Die nichtabelsche modulare Gruppe und 8×2 haben den gleichen Zykel-Graphen und den gleichen (modularen) Untergruppenverband, sind aber nicht isomorph.

Es ist zu beachten, dass 32 bedeutet, dass es 3 Untergruppen vom Typ 2 gibt (nicht die Nebenklasse von 2).

Zu jeder Ordnung wird zunächst die zyklische Gruppe angegeben, dann folgen gegebenenfalls weitere abelsche Gruppen und dann gegebenenfalls nichtabelsche Gruppen:

Liste aller Gruppen bis Ordnung 24

Ordnung Gruppe Echte Untergruppen[1] Eigenschaften Zykel-Graph
1 1S1A2   (triviale Gruppe) - abelsch, zyklisch
2 2S2D1   (Gruppe Z2) - abelsch, einfach, zyklisch, kleinste nichttriviale Gruppe
3 3A3 - abelsch, einfach, zyklisch
4 4Dic1 2 abelsch, zyklisch
V422D2   (Kleinsche Vierergruppe) 32 abelsch, die kleinste nichtzyklische Gruppe
5 5 - abelsch, einfach, zyklisch
6 62×3 3, 2 abelsch, zyklisch
S3D3   (Symmetrische Gruppe) 3, 32 kleinste nichtabelsche Gruppe
7 7 - abelsch, einfach, zyklisch
8 8 4, 2 abelsch, zyklisch
2×4 24, 32, D2 abelsch
23D2×2 72, 7D2 abelsch
D4 4, 2D2, 52 nichtabelsch
Q8Dic2   (Quaternionengruppe) 34, 2 nichtabelsch; die kleinste hamiltonsche Gruppe
9 9 3 abelsch, zyklisch
32 43 abelsch
10 102×5 5, 2 abelsch, zyklisch
D5 5, 52 nichtabelsch
11 11 - abelsch, einfach, zyklisch
12 124×3 6, 4, 3, 2 abelsch, zyklisch
2×622×3D2×3 36, 3, D2, 32 abelsch
D6D3×2 6, 2D3, 3D2, 3, 72 nichtabelsch
A4  (Gruppe A4) D2, 43, 32 nichtabelsch; kleinste Gruppe, die zeigt, dass die Umkehrung des Satzes von Lagrange nicht stimmt: keine Untergruppe der Ordnung 6
Dic3 (hier Verknüpfungstafel) 6, 34, 3, 2 nichtabelsch
13 13 - abelsch, einfach, zyklisch
14 142×7 7, 2 abelsch, zyklisch
D7 7, 72 nichtabelsch
15 153×5 5, 3 abelsch, zyklisch (siehe „Jede Gruppe der Ordnung 15 ist zyklisch.“)
16 16 8, 4, 2 abelsch, zyklisch
24 152, 35D2, 1523 abelsch
4×22 72, 44, 7D2, 23, 64×2 abelsch
8×2 32, 24, D2, 28, 4×2 abelsch
42 32, 64, D2,34×2 abelsch
D8 8, 2D4, 4D2, 4, 92 nichtabelsch
D4×2 4D4, 4×2, 223, 1322, 24, 112 nichtabelsch
Q16Dic4 8, 2Q8, 54, 2 nichtabelsch
Q8×2 32×4, 4Q8, 64, 2×2, 32 nichtabelsch, hamiltonsche Gruppe
Quasi-Diedergruppe 8, Q8, D4, 34, 22×2, 52 nichtabelsch
Nichtabelsche nicht-hamiltonsche modulare Gruppe 28, 4×2, 24, 2×2, 32 nichtabelsch
Semidirektes Produkt 44 (siehe hier) 32×4, 64, 2×2, 32 nichtabelsch
Vorlage:AnkerDie durch Pauli-Matrizen erzeugte Gruppe. 32×4, 3D4, Q8, 44, 32×2, 72 nichtabelsch
G4,4=V44 22×4, 2×2×2, 44, 72×2, 72 nichtabelsch
17 17 - abelsch, einfach, zyklisch
18 189×2 9, 6, 3, 2 abelsch, zyklisch
6×3 32, 46, 43, 2 abelsch
D9 9, 3D3, 3, 92 nichtabelsch
S3×3 32, D3, 36, 43, 32 nichtabelsch
(3×3)α2 mit α(1)=(2002) 32, 12D3, 43, 92 nichtabelsch
19 19 - abelsch, einfach, zyklisch
20 205×4 10, 5, 4, 2 abelsch, zyklisch
10×25×2×2 310, 5, D2, 32 abelsch
Q20Dic5 10, 5, 54, 2 nichtabelsch
54 AGL1(5) D5, 5, 54, 52 nichtabelsch
D10D5×2 10, D5, 5, 5V4, 112 nichtabelsch
21 217×3 7, 3 abelsch, zyklisch
73 7, 73 nichtabelsch
22 2211×2 11, 2 abelsch, zyklisch
D11 11, 112 nichtabelsch
23 23 - abelsch, einfach, zyklisch
24 248×3 12, 8, 6, 4, 3, 2 abelsch, zyklisch
12×26×44×3×2 12, 6, 4, 3, 2 abelsch
6×D23×23 6, 3, 2 abelsch
38 12, 38, 6, 4, 3, 2 nichtabelsch
SL(2,3)Q83 Q8, 46, 34, 43, 2 nichtabelsch
Q243×Q8 12, 2Q12, 3Q8, 6, 74, 3, 2 nichtabelsch
D3×4S3×4 12, Q12, D6, 34×2, 6, 2D3, 44, 3D2, 3, 72 nichtabelsch
D12 12, 2D6, 3D4, 6, 4D3, 4, 6D2, 3, 132 nichtabelsch
Q12×2(34)×2 6×2, 2Q12, 34×2, 36, 64, D2, 3, 32 nichtabelsch
(6×2)23D4 6×2, Q12, D3, 3D4, 36, 2D3, 34, 4D2, 3, 92 nichtabelsch
D4×3 12, 26×2, D4, 56, 4, 2D2, 3, 52 nichtabelsch
Q8×3 312, Q8, 6, 34, 3, 2 nichtabelsch
S4 A4, 3D4, 4D3, 34, 4D2, 43, 92 nichtabelsch
A4×2 A4, 23, 46, 7D2, 43, 72 nichtabelsch
D6×2 6×2, 6D6, 323, 36, 4D3, 19D2, 3, 152 nichtabelsch

Einfache Struktursätze

Die folgenden Aussagen sind sehr elementare Struktursätze, deren Auswirkung sich deutlich in obiger Liste widerspiegelt.

  • Ist p eine Primzahl, so ist jede Gruppe der Ordnung p isomorph zur zyklischen Gruppe p.[2]
  • Ist p eine Primzahl, so ist jede Gruppe der Ordnung p2 abelsch,[3] genauer isomorph zur zyklischen Gruppe p2 oder zum direkten Produkt p×p.[4]
  • Ist p eine Primzahl, so ist jede Gruppe der Ordnung 2p isomorph zur zyklischen Gruppe 2p oder zur Diedergruppe Dp.[5]
  • Sind p und q Primzahlen mit q<p und ist q kein Teiler von p1, dann ist jede Gruppe der Ordnung pq isomorph zur zyklischen Gruppe pq.[6]

„The SmallGroups Library“

Das Computeralgebrasystem GAP enthält die Programmbibliothek SmallGroups Library, die eine Beschreibung von Gruppen kleiner Ordnung enthält. Diese sind alle bis auf Isomorphie aufgelistet. Momentan (GAP Version 4.8.8) enthält die Bibliothek Gruppen folgender Ordnung:

  • alle der Ordnung bis 2000, außer den 49.487.365.422 Gruppen der Ordnung 1024 (bleiben 423.164.062 Gruppen);
  • alle Gruppen, deren Ordnung n für keine Primzahl p von p3 geteilt wird, für n50.000 (395.703 Gruppen);
  • alle der Ordnung p7, wobei p eine der Primzahlen 3,5,7 oder 11 ist (907.489 Gruppen);
  • alle der Ordnung pn mit einer beliebigen Primzahl p und n6;
  • alle der Ordnung qnp mit qn teilt 28,36,55 oder 74 und p ist eine beliebige von q verschiedene Primzahl;
  • alle Gruppen, deren Ordnung n für keine Primzahl p von p2 geteilt wird (d. h. n ist quadratfrei);
  • alle Gruppen, deren Ordnung n in höchstens drei Primzahlen zerlegbar ist.

Diese Bibliothek wurde von Hans Ulrich Besche, Bettina Eick und Eamonn O’Brien erstellt.[7]

Einzelnachweise

  1. In der Liste der Untergruppen werden die trivialen Untergruppen (die einelementige Gruppe und die Gruppe selbst) nicht aufgelistet.
  2. Bertram Huppert: Endliche Gruppen I. Springer-Verlag, 1967, Kap. I, § 2, Satz 2.10.
  3. Bertram Huppert: Endliche Gruppen I. Springer-Verlag (1967), Kap. I, § 6, Satz 6.10.
  4. Kurt Meyberg: Algebra Teil 1. Carl Hanser Verlag, 1980, ISBN 3-446-13079-9, Satz 2.2.12.
  5. Kurt Meyberg: Algebra Teil 1. Carl Hanser Verlag (1980), ISBN 3-446-13079-9, Beispiel 2.2.11 e.
  6. Bertram Huppert: Endliche Gruppen I. Springer-Verlag (1967), Kap. I, § 8, Satz 8.10.
  7. The SmallGroups library. Bei: www.gap-system.org.

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