1. 互不同构的18阶群 1. 互不同构的18阶Abel群 设A为18阶的Abel群,则[pic]。 由Sylow定理可以确定A的Sylow子群阶数分别是:[pic]和[pic]。 从而得到A的初等因子有(2,3,3)和(2,9)。 所以18阶Abel群有两个:[pic]和[pic]。 (2,3,3)化为不变因子是(3,6),所以[pic]。 (2,9)化为不变因子是(18),所以[pic]。 从而确定互不同构的18阶Abel群有两个:[pic]和[pic]。 2. 互不同构的18阶非Abel群 设G为18阶非Abel群。 由Sylow定理可知,G必有9阶的Sylow-3子群,不妨记为S。 2.1 S是循环群: 则[pic],再取G中2阶元b [pic],则有[pic]。 设[pic], 则[pic],故[pic]。 由[pic]可解得[pic],即[pic]。 所以,[pic]。 2.2 S不是循环群: 则必有[pic],再取G中2阶元c[pic],则有[pic]。 设[pic]。则有: [pic][pic] [pic][pic] 所以可以得到如下的同余方程组: [pic] 其中[pic] 而且,在解这个同余方程组的时候,应当注意到如下的事实: 即若方程组有一解为[pic],则还有对应的另一解[pic] 但是这两组解从本质上讲是一样的,这是因为只要交换下第一组解的a和b的位置,就能的到第二组解,所以,这两组解只算作一组解。从而我们可以得到如下7组方程组的解: ⑴[pic] 即 [pic] ⑵[pic] 即 [pic] ⑶[pic] 即 [pic] ⑷[pic] 即 [pic] ⑸[pic] 即 [pic] ⑹[pic] 即 [pic] ⑺[pic] 即 [pic] 下面再来探究这几组解的性质: 首先,因为G非Abel群,所以(2)不合条件,舍去。 对于(3):有[pic]; 即在(1)中用[pic]代替a,用a代替b,可见(3)和(1)同构。 对于(4):有[pic]; 即在(1)中用[pic]代替a,用[pic]代替b,可见(4)和(1)同构。 对于(5):有[pic]; 即在(1)中用[pic]代替a,b保持不变,可见(5)和(1)同构。 对于(6):有[pic]; 即在(1)中a保持不变,用[pic]代替b,可见(6)和(1)同构。 对于(7):可证明(7)与(1)不同构: 反证法:若(7)与(1)同构, 则存在(7)中的[pic],可以代替(1)中a的位置。 但[pic], 即在(1)中[pic],这与[pic]矛盾。 所以(7)与(1)不同构。 故剩余的是:[pic]; [pic]。 所以,互不同构的18阶非Abel群有: [pic]; [pic]; [pic]; 2. 互不同构的20阶群 1. 互不同构的20阶Abel群 设B为20阶的Abel群,则[pic], 由Sylow定理可以确定B的Sylow子群阶数分别是:[pic]和[pic]。 从而得到B的初等因子有(2,2,5)和(4,5), 所以20阶Abel群有两个:[pic]和[pic]。 (2,2,5)化为不变因子是(2,10),所以[pic]; (4,5)化为不变因子是(20),所以[pic]; 从而确定互不同构的20阶Abel群有两个:[pic]和[pic]。 2. 互不同构的20阶非Abel群 设G为20阶非Abel群。 由Sylow定理可知,G必有5阶的Sylow-5子群和4阶的Sylow-2子群。 Sylow-5子群的个数满足:[pic],只有唯一解[pic],记这唯一的Sylow-5子群[pic]。 Sylow-2子群个数满足:[pic],则[pic]或[pic]。 当[pic]时,G是Abel群,所以,[pic]。 这时,G有5个相互共轭的4阶Sylow-2子群,不妨记其中一个为K。 2.1 K是循环群: 则[pic]。 设[pic],则[pic], 所以[pic],即[pic],i可取1,2,3,4。 ⑴[pic],则G是Abel群,舍去。 ⑵[pic],则[pic],此时[pic]。 ⑶[pic],则[pic],此时[pic],与⑵同构。 ⑷[pic],则[pic],此时[pic]。 2.2 K不是循环群: 则[pic]。 设[pic], 则有[pic], 所以[pic],即[pic]。i可取1,4;j可取1,4。 ⑴[pic],则G是Abel群,舍去。 ⑵[pic],则[pic], 此时[pic]。 ⑶[pic],则显然与⑵同构。 ⑷[pic],则[pic], 此时[pic], 所以与⑵同构。 所以,互不同构的20阶非Abel群有 [pic] [pic] [pic] 3. 结论 18阶Abel群:[pic],[pic]; 18阶非Abel群:[pic]; [pic]; [pic]。 20阶Abel群:[pic],[pic]; 20阶非Abel群:[pic]; [pic]; [pic]。