Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/sotgrps/gap/   (Algebra von RWTH Aachen Version 4.15.1©)  Datei vom 29.7.2024 mit Größe 13 kB image not shown  

Quelle  p2q2.gi   Sprache: unbekannt

 
## Groups of order p^2q^2 are solable by Burnside's pq-theorem.

## Let G be a group of order p^2q^2, then G has a normal Sylow subgroup unless |G| = 36, in which case the classification of G can be dealt with by direct computation.
## Let Q \in Syl_q(G), and P \in Syl_p(G). Since P and Q are abelian, G is nilpotent if and only if G is abelian, in which case the classification is given by FTFGAG.
## For non-nilpotent groups G with a normal Sylow subgroup, the classifcation of G follows from the classification of semidirect products Q \ltimes P and P \ltimes Q,
 ## where Q \in \{C_{q^2}, C_q^2\}, P \in \{C_{p^2}, C_p^2\}.
 ## For further details, see [2, Section 3.2 & 3.6].

############################################################################ all groups P2Q2
SOTRec.allGroupsP2Q2 := function(p, q)
local a, b, c, d, e, f, qq, ii, qqq, iii,
    s1, S1, s2, S2, r1, R1, r2, R2, all, list, G, k, t, matq, matq2, matp, matp2;;
    ####
    Assert(1, p > q);
    Assert(1, IsPrimeInt(p));
    Assert(1, IsPrimeInt(q));
    #### Cluster 0: abelian groups
    all := [ [ [p, p, q, q], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]] ],
           [ [p, p, q, q], [3, [4, 1]] ],
           [ [p, p, q, q], [1, [2, 1]] ],
           [ [p, p, q, q], [2, [3, 1]] ] ];
    ## Computing roots
    a := Z(p); #\sigma_p
    b := Z(q); #\sigma_q

    #\sigma_{p^2}
    c := ZmodnZObj(Int(Z(p)), p^2);
    if not c^(p - 1) = ZmodnZObj(1, p^2) then
        d := c;
    else
        d := c + 1;
    fi;

    #\sigma_{q^2}
    e := ZmodnZObj(Int(Z(q)), q^2);
    if not e^(q - 1) = ZmodnZObj(1, q^2) then
        f := e;
    else
        f := e + 1;
    fi;

    if (p - 1) mod q = 0 then
        #\rho(p, q)
        s1 := a^((p-1)/q);
        S1 := Int(s1);
        #\rho(p^2, q)
        r1 := d^(p*(p-1)/q);
        R1 := Int(r1);
        if (p - 1) mod (q^2) = 0 then
            #\rho(p, q^2)
            s2 := a^((p-1)/(q^2));
            S2 := Int(s2);
            #\rho(p^2, q)
            r2 := d^(p*(p-1)/(q^2));
            R2 := Int(r2);
        fi;
    fi;

    #### Cluster 1: ##C_{q^2} \ltimes C_{p^2}
    if (p - 1) mod q = 0 then
        ii := R1 mod p;
        qq := (R1 - ii)/p;
        Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]] ]);
        ##C_{q^2} \ltimes C_{p^2}, \phi(Q) = C_q
        if (p - 1) mod q^2 = 0 then
            ii := R2 mod p;
            qq := (R2 - ii)/p;
            iii := R1 mod p;
            qqq := (R1 - iii)/p;
            Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]], [3, 2, [3, iii, 4, qqq]], [4, 2, [4, iii]] ]);
        fi;
    fi;

    #### Cluster 2: C_q^2 \ltimes C_{p^2}
    if (p - 1) mod q = 0 then
        ii := R1 mod p;
        qq := (R1 - ii)/p;
        Add(all, [ [q, q, p, p], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]] ]);
    fi;

    #### Cluster 3: C_{q^2} \ltimes C_p^2 or C_9 \ltimes C_2^2
    if (p = 3 and q = 2) then
        matq := SOTRec.QthRootGL2P(2, 3);
        Add(all, [ [3, 3, 2, 2], [1, [2, 1]],
        [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
        [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
    fi;

    if (p - 1) mod q = 0 then
        Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S1]] ]);
        if q mod 2 = 1 then
            t := (q - 1)/2;
        else
            t := 0;
        fi;
        for k in [0..t] do
            Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S1]], [4, 1, [4, Int(a^(Int(b^k)*(p-1)/q))]] ]);
        od;

      if (p - 1) mod q^2 = 0 and q > 2 then
          Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S2]], [3, 2, [3, S1]] ]);
          for k in [0..(q^2 - q)/2] do
              Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S2]], [4, 1, [4, Int((a^(Int(f^k)*(p-1)/(q^2))))]], [3, 2, [3, S1]], [4, 2, [4, Int((a^(Int(f^k)*(p-1)/q)))]] ]); ##C_{q^2} \ltimes C_p^2, \phi(Q) = C_{q^2}
          od;
          for k in [1..(q - 1)] do
              Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S2]], [3, 2, [3, S1]], [4, 1, [4, Int(a^(k*(p-1)/q))]] ]);
          od;
      fi;
      if (p - 1) mod q^2 = 0 and q = 2 then
          ii := Int(d^((p^2-p)/4)) mod p;
          qq := (Int(d^((p^2-p)/4)) - ii)/p;
          Add(all, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int((Z(p))^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p - 1]] ]);
          Add(all, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int(a^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^((p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
          Add(all, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int(a^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^(3*(p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
          Add(all, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^((p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
      fi;
  fi;
  if (p + 1) mod q = 0 and q mod 2 = 1 then
      matq := SOTRec.QthRootGL2P(p, q);
      Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]],
      [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
      [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
  fi;
  if (p + 1) mod (q^2) = 0 then
      matq2 := SOTRec.QsquaredthRootGL2P(p, q);
      matq := matq2^q;
      Add(all, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]],
        [3, 1, [3, Int(matq2[1][1]), 4, Int(matq2[2][1])]],
        [4, 1, [3, Int(matq2[1][2]), 4, Int(matq2[2][2])]],
        [3, 2, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
        [4, 2, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]); ##C_{q^2} \ltimes C_p^2, \phi(Q) = C_{q^2}
    fi;

    #### Cluster 4: C_q^2 \ltimes C_p^2 or C_3 \ltimes C_2^2
    if (p - 1) mod q = 0 then
        Add(all, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]] ]);
        if q mod 2 = 1 then
            t := (q - 1)/2;
        else
            t := 0;
        fi;

        for k in [0..t] do
            Add(all, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]], [4, 1, [4, Int((a^(Int(b^k)*(p-1)/q)))]] ]);
        od;

        Add(all, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]], [4, 2, [4, S1]] ]);

        if p = 3 and q = 2 then
            matq := SOTRec.QthRootGL2P(2, 3);
            Add(all, [ [3, 3, 2, 2],
            [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
            [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
        fi;
    fi;
    if (p + 1) mod q = 0 and q > 2 then
        matq := SOTRec.QthRootGL2P(p, q);
        Add(all, [ [q, q, p, p],
        [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
        [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ] );
    fi;
    list := List(all, x -> SOTRec.groupFromData(x));
    return list;
end;
##
############################################################################
SOTRec.NumberGroupsP2Q2 := function(p, q)
local w;
    ####
    Assert(1, p > q);
    Assert(1, IsPrimeInt(p));
    Assert(1, IsPrimeInt(q));

    if p = 3 and q = 2 then
      w := 14;
    elif q = 2 then
      w := 11 + 5*SOTRec.w((p-1), 4) + SOTRec.w((p+1), 4);
    else
      w := 4 + (6+q)*SOTRec.w((p-1), q) + (4+q+q^2)*SOTRec.w((p-1), q^2)/2 + 2*SOTRec.w((p+1),q) + SOTRec.w((p+1), q^2);
    fi;
  return w;
end;


############################################################################
SOTRec.GroupP2Q2 := function(p, q, i)
local a, b, c, d, e, f, qq, ii, qqq, iii, l0, lst, G, k, t, matq, matq2, matp, matp2,
c1, c2, c3, c4, c5, s1, S1, s2, S2, r1, R1, r2, R2;
    ####
    Assert(1, p > q);
    Assert(1, IsPrimeInt(p));
    Assert(1, IsPrimeInt(q));
    #### case1: q nmid (p-1), q nmid (p^2 -1), q > 2
    l0 := [ [ [p, p, q, q], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]] ], [ [p, p, q, q], [3, [4, 1]] ], [ [p, p, q, q], [1, [2, 1]] ], [ [p, p, q, q], [2, [3, 1]] ] ];
    if i < 5 then
        return SOTRec.groupFromData(l0[i]);
    fi;
    a := Z(p);
    b := Z(q);

    c := ZmodnZObj(Int(Z(p)), p^2);
    if not c^(p - 1) = ZmodnZObj(1, p^2) then
        d := c;
    else
        d := c + 1;
    fi;

    e := ZmodnZObj(Int(Z(q)), q^2);
    if not e^(q - 1) = ZmodnZObj(1, q^2) then
        f := e;
    else
        f := e + 1;
    fi;

    if (p - 1) mod q = 0 then
        #\rho(p, q)
        s1 := a^((p-1)/q);
        S1 := Int(s1);

        #\rho(p^2, q)
        r1 := d^(p*(p-1)/q);
        R1 := Int(r1);

        if (p - 1) mod (q^2) = 0 then
            #\rho(p, q^2)
            s2 := a^((p-1)/(q^2));
            S2 := Int(s2);

            #\rho(p^2, q)
            r2 := d^(p*(p-1)/(q^2));
            R2 := Int(r2);
        fi;
    fi;

    #### Enumeration
    c1 := SOTRec.w((p - 1), q) + SOTRec.w((p - 1), q^2);
    c2 := SOTRec.w((p - 1), q);
    c3 := 1/2*(q + 3 - SOTRec.w(2, q))*SOTRec.w((p - 1), q) + 1/2*(q^2 + q + 2)*SOTRec.w((p - 1), q^2) + (1 - SOTRec.w(2, q))*SOTRec.w((p + 1), q) + SOTRec.w((p + 1), q^2) + SOTRec.delta(p^2*q^2, 36);
    c4 := 1/2*(q + 5 - SOTRec.w(2, q))*SOTRec.w((p - 1), q) + (1 - SOTRec.w(2, q))*SOTRec.w((p + 1), q) + SOTRec.delta(p^2*q^2, 36);
    #### Cluster 1: ##C_{q^2} \ltimes C_{p^2}
    if i > 4 and i < 5 + c1 then
        lst := [];

        if (p - 1) mod q = 0 then
            ii := R1 mod p;
            qq := (R1 - ii)/p;
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]] ]);
            ##C_{q^2} \ltimes C_{p^2}, \phi(Q) = C_q
            if (p - 1) mod q^2 = 0 then
                ii := R2 mod p;
                qq := (R2 - ii)/p;
                iii := R1 mod p;
                qqq := (R1 - iii)/p;
                Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]], [3, 2, [3, iii, 4, qqq]], [4, 2, [4, iii]] ]);
            fi;
        fi;
        return SOTRec.groupFromData(lst[i - 4]);

    #### Cluster 2: C_q^2 \ltimes C_{p^2}
    elif i > 4 + c1 and i < 5 + c1 + c2 then
        lst := [];
        if (p - 1) mod q = 0 then
            ii := R1 mod p;
            qq := (R1 - ii)/p;
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [3, [4, 1]], [3, 1, [3, ii, 4, qq]], [4, 1, [4, ii]] ]);
        fi;
        return SOTRec.groupFromData(lst[i - 4 -c1]);

    #### Cluster 3: C_{q^2} \ltimes C_p^2
    elif i > 4 + c1 + c2 and i < 5 + c1 + c2 + c3 then
        lst := [];
        if p = 3 and q = 2 then ## ! C_{p^2} \ltimes C_q^2
            matq := SOTRec.QthRootGL2P(2, 3);
            Add(lst, [ [3, 3, 2, 2], [1, [2, 1]],
            [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
            [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
        fi;

        if (p - 1) mod q = 0 then
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S1]] ]);

            if q mod 2 = 1 then
                t := (q - 1)/2;
            else
                t := 0;
            fi;
            for k in [0..t] do
                Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S1]], [4, 1, [4, Int(a^(Int(b^k)*(p-1)/q))]] ]);
            od;

            if (p - 1) mod q^2 = 0 and q > 2 then
                Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int(a^((p - 1)/(q^2)))]], [3, 2, [3, Int(a^((p - 1)/q))]] ]);
                for k in [0..(q^2 - q)/2] do
                    Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S2]], [4, 1, [4, Int((a^(Int(f^k)*(p-1)/(q^2))))]], [3, 2, [3, S1]], [4, 2, [4, Int((a^(Int(f^k)*(p-1)/q)))]] ]); ##C_{q^2} \ltimes C_p^2, \phi(Q) = C_{q^2}
                od;
                for k in [1..(q - 1)] do
                    Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, S2]], [3, 2, [3, S1]], [4, 1, [4, Int(a^(k*(p-1)/q))]] ]);
                od;
            fi;
            if (p - 1) mod q^2 = 0 and q = 2 then
                ii := Int(d^((p^2-p)/4)) mod p;
                qq := (Int(d^((p^2-p)/4)) - ii)/p;
                Add(lst, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int((Z(p))^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p - 1]] ]);
                Add(lst, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int(a^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^((p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
                Add(lst, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, Int(a^((p - 1)/4))]], [3, 2, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^(3*(p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
                Add(lst, [ [2, 2, p, p], [1, [2, 1]], [3, 1, [3, p-1]], [4, 1, [4, Int(a^((p - 1)/4))]], [4, 2, [4, p-1]] ]);
            fi;
        fi;
        if (p + 1) mod q = 0 and q mod 2 = 1 then
            matq := SOTRec.QthRootGL2P(p, q);
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]],
            [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
            [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
        fi;
        if (p + 1) mod (q^2) = 0 then
            matq2 := SOTRec.QsquaredthRootGL2P(p, q);
            matq := matq2^q;
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [1, [2, 1]],
            [3, 1, [3, Int(matq2[1][1]), 4, Int(matq2[2][1])]],
            [4, 1, [3, Int(matq2[1][2]), 4, Int(matq2[2][2])]],
            [3, 2, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
            [4, 2, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]); ##C_{q^2} \ltimes C_p^2, \phi(Q) = C_{q^2}
        fi;
        return SOTRec.groupFromData(lst[i - 4 - c1 - c2]);

    #### Cluster 4: C_q^2 \ltimes C_p^2
    elif i > 4 + c1 + c2 + c3 and i < 5 + c1 + c2 + c3 + c4 then
        lst := [];
        if (p - 1) mod q = 0 then
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]] ]);
            if q mod 2 = 1 then
                t := (q - 1)/2;
            else
                t := 0;
            fi;
            for k in [0..t] do
                Add(lst, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]], [4, 1, [4, Int((a^(Int(b^k)*(p-1)/q)))]] ]);
            od;
            Add(lst, [ [q, q, p, p], [3, 1, [3, S1]], [4, 2, [4, S1]] ]);

            if p = 3 and q = 2 then
                matq := SOTRec.QthRootGL2P(2, 3);
                Add(lst, [ [3, 3, 2, 2],
                [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
                [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ]);
            fi;
        fi;
        if (p + 1) mod q = 0 and q > 2 then
            matq := SOTRec.QthRootGL2P(p, q);
            Add(lst, [ [q, q, p, p],
            [3, 1, [3, Int(matq[1][1]), 4, Int(matq[2][1])]],
            [4, 1, [3, Int(matq[1][2]), 4, Int(matq[2][2])]] ] );
        fi;
        return SOTRec.groupFromData(lst[i - 4 - c1 - c2 - c3]);
    fi;
end;
############################################################################

[ Dauer der Verarbeitung: 0.36 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]