Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/cubefree/htm/   (Algebra von RWTH Aachen Version 4.15.1©)  Datei vom 29.7.2025 mit Größe 7 kB image not shown  

Quelle  CHAP001.htm   Sprache: HTML

 
 products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/cubefree/htm/CHAP001.htm


<html><head><title>[Cubefree] 1 Introduction</title></head>
<body text="#000000" bgcolor="#ffffff">
[<a href = "chapters.htm">Up</a>] [<a href ="CHAP002.htm">Next</a>] [<a href = "theindex.htm">Index</a>]
<h1>1 Introduction</h1><p>
<P>
<H3>Sections</H3>
<oL>
<li> <A HREF="CHAP001.htm#SECT001">Overview</a>
<li> <A HREF="CHAP001.htm#SECT002">Theoretical background</a>
</ol><p>
<p>
<a name = "I0"></a>

<p>
<h2><a name="SECT001">1.1 Overview</a></h2>
<p><p>
This manual describes the <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">Cubefree</font>  package,
a <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">GAP</font> 4 package for constructing groups of cubefree order; i.e., groups
whose order is not divisible by any third power of a prime.
<p>
The groups of squarefree order are known for a long time: Hoelder
<a href="biblio.htm#Hol93"><cite>Hol93</cite></a> investigated them at the end of the 19th century. Taunt
<a href="biblio.htm#Tau55"><cite>Tau55</cite></a> has considered solvable groups of cubefree order, since he
examined solvable groups with abelian Sylow subgroups. Cubefree groups in
general are investigated firstly in <a href="biblio.htm#Di05"><cite>Di05</cite></a>, <a href="biblio.htm#DiEi05"><cite>DiEi05</cite></a>, and <a href="biblio.htm#DiEi05add"><cite>DiEi05add</cite></a>, and this
package contains the implementation of the algorithms described
there.
<p>
Some general approaches to construct groups of an arbitrarily given order are
described in <a href="biblio.htm#BeEia"><cite>BeEia</cite></a>, <a href="biblio.htm#BeEib"><cite>BeEib</cite></a>, and <a href="biblio.htm#BeEiO"><cite>BeEiO</cite></a>.
<p>
The main function of this package is a method to construct 
all groups of a given cubefree order up to isomorphism. The algorithm behind this function is
described completely in <a href="biblio.htm#Di05"><cite>Di05</cite></a> and <a href="biblio.htm#DiEi05"><cite>DiEi05</cite></a>. It is a refinement of
the methods of the <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">GrpConst</font> package which are described in <a href="biblio.htm#GrpConst"><cite>GrpConst</cite></a>.
<p>
This main function needs a method to construct up to conjugacy the solvable
cubefree subgroups of GL<var>(2,p)</var> coprime to <var>p</var>. We split this construction
into the construction of reducible and irreducible subgroups of GL<var>(2,p)</var>. To determine the
irreducible subgroups we use the method described in <a href="biblio.htm#FlOB05"><cite>FlOB05</cite></a> for which this package
also contains an implementation. Alternatively, the <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">IrredSol</font> package
<a href="biblio.htm#Irredsol"><cite>Irredsol</cite></a> could be used for primes <var>ple251</var>.
<p>
The algorithm of <a href="biblio.htm#FlOB05"><cite>FlOB05</cite></a> requires a method to rewrite a matrix
representation. We use and implement the method of <a href="biblio.htm#GlHo97"><cite>GlHo97</cite></a> for this purpose.
<p>
One can modify the construction algorithm for cubefree groups to a very
efficient algorithm to construct groups of squarefree order. This is already
done in the  <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">SmallGroups</font> library. Thus for the construction of groups of squarefree order it is more practical to
use <code>AllSmallGroups</code> of the <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">SmallGroups</font> library. 
<p>
A more detailed description of the implemented methods can be found in Chapter 2.
<p>
Chapter <a href="CHAP003.htm">Installing and Loading the Cubefree Package</a> explains
how to install and load the <font face="Gill Sans,Helvetica,Arial">Cubefree</font> package.
<p>
<p>
<h2><a name="SECT002">1.2 Theoretical background</a></h2>
<p><p>
In this section we give a brief survey about the main algorithm which is used
to construct groups of cubefree order: the Frattini extension method. For a by
far more detailed description
we refer to the above references; e.g. see the online version of <a href="biblio.htm#Di05"><cite>Di05</cite></a>.
<p>
Let <var>G</var> be a finite group. The Frattini subgroup <var>Phi(G)</var> is defined to be
the intersection of all maximal subgroups of <var>G</var>. We say a group <var>H</var> is a
Frattini extension by <var>G</var> if the Frattini factor <var>H/Phi(H)</var> is isomorphic to
<var>G</var>. The Frattini factor of <var>H</var> is Frattini-free; i.e. it has a trivial
Frattini subgroup. It is known that every prime divisor of <var>|H|</var> is also a divisor of
<var>|H/Phi(H)|</var>. Thus the Frattini subgroup of a cubefree group has to be
squarefree and, as it is nilpotent, it is a direct product of cyclic groups of
prime order.
<p>
Hence in order to construct all groups of a given cubefree order <var>n</var>, say, one can,
firstly, construct all Frattini-free groups of suitable orders and, secondly, compute
all corresponding Frattini extensions of order <var>n</var>. A first fundamental result
is that  a group of cubefree order is either a solvable Frattini
extension or a direct product of a PSL<var>(2,r)</var>, <var>r>3</var> a prime, with a solvable
Frattini extension. In particular, the simple groups of cubefree
order are the groups PSL<var>(2,r)</var> with <var>r>3</var> a prime such that <var>rpm
1</var> is cubefree. As a nilpotent group is the direct product of its Sylow subgroups, it
is straightforward to compute all nilpotent groups of a given cubefree order.
<p>
Another important result is
that for a cubefree solvable Frattini-free group there is exactly one isomorphism
type of suitable Frattini extensions, which restricts the construction of
cubefree groups to the
determination of cubefree solvable
Frattini-free groups.  This uniqueness of Frattini extensions is the
main reason why the Frattini extension method works so efficiently in the
cubefree case. 
<p>
In other words, there is a one-to-one correspondence between
the solvable cubefree groups of order <var>n</var> and <em>some</em>Frattini-free groups of order
dividing <var>n</var>. This allows to count the number of isomorphism types of cubefree groups of a given
order without
constructing Frattini extensions.
<p>
In the remaining part of this section we consider the construction of the
solvable Frattini-free groups of a given cubefree order up to
isomorphism. Such a group is a split extension over its socle; i.e. over the
product of its minimal normal subgroups. Let <var>F</var> be a solvable Frattini-free
group of cubefree order with socle <var>S</var>. Then <var>S</var> is a (cubefree) direct product of cyclic
groups of prime order and <var>F</var> can be written as <var>F=KltimesS</var>
where <var>Kleq</var>Aut<var>(S)</var> is determined up to conjugacy. In particular, <var>K</var> is a subdirect product of certain
cubefree subgroups of groups of the type GL<var>(2,p)</var> or
<var>C<sub>p-1</sub></var>. Hence in order to determine all possible subgroups <var>K</var> one can
determine all possible projections from such a subgroup into the direct factors
of the types GL<var>(2,p)</var> and <var>C<sub>p-1</sub></var>, and then form all subdirect
products having these projections. The construction of these subdirect
products is one of the most time-consuming parts in the Frattini extension
method for cubefree groups.
<p>
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<P>
<address>Cubefree manual<br>August 2025
</address></body></html>

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