En matemáticas, el lema de Schreier es un teorema de la teoría de grupos utilizado en el algoritmo de Schreier-Sims y también para encontrar una presentación de un subgrupo .
Declaración
Supongamos que es un subgrupo de , que se genera de forma finita con el conjunto generador , es decir, . ![{\displaystyle H}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle S}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle G=\langle S\rangle }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Sea una transversal derecha de in . En otras palabras, es (la imagen de) una sección del mapa de cocientes , donde denota el conjunto de clases laterales derechas de in .![{\displaystyle R}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle H}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle R}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle G\a H\barra invertida G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle H\barra invertida G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle H}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
La definición se realiza dado que , es el representante elegido en la transversal de la clase lateral , es decir, ![{\displaystyle g\en G}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle {\overline {g}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle R}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle Hg}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle g\in H{\overline {g}}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Entonces es generado por el conjunto![{\displaystyle H}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \{rs({\overline {rs}})^{-1}|r\in R,s\in S\}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Por lo tanto, en particular, el lema de Schreier implica que cada subgrupo de índice finito de un grupo finitamente generado es nuevamente generado finitamente.
Ejemplo
El grupo Z 3 = Z /3 Z es cíclico. Según el teorema de Cayley , Z 3 es un subgrupo del grupo simétrico S 3 . Ahora,
![{\displaystyle \mathbb {Z} _{3}=\{e,(1\ 2\ 3),(1\ 3\ 2)\}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle S_{3}=\{e,(1\ 2),(1\ 3),(2\ 3),(1\ 2\ 3),(1\ 3\ 2)\}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
¿ Dónde está la permutación de identidad? Nota S 3 = { s 1 = (1 2), s 2 = (1 2 3) } .![{\displaystyle e}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \scriptstyle \langle}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \scriptstyle \rangle }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Z 3 tiene solo dos clases laterales, Z 3 y S 3 \ Z 3 , por lo que seleccionamos la transversal { t 1 = e , t 2 =(1 2) }, y tenemos
![{\displaystyle {\begin{matrix}t_{1}s_{1}=(1\ 2),&\quad {\text{so}}\quad &{\overline {t_{1}s_{1}} }=(1\ 2)\\t_{1}s_{2}=(1\ 2\ 3),&\quad {\text{so}}\quad &{\overline {t_{1}s_{2) }}}=e\\t_{2}s_{1}=e,&\quad {\text{so}}\quad &{\overline {t_{2}s_{1}}}=e\\t_ {2}s_{2}=(2\ 3),&\quad {\text{so}}\quad &{\overline {t_{2}s_{2}}}=(1\ 2).\\ \end{matriz}}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Finalmente,
![{\displaystyle t_{1}s_{1}{\overline {t_{1}s_{1}}}^{-1}=e}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle t_{1}s_{2}{\overline {t_{1}s_{2}}}^{-1}=(1\ 2\ 3)}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle t_{2}s_{1}{\overline {t_{2}s_{1}}}^{-1}=e}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle t_{2}s_{2}{\overline {t_{2}s_{2}}}^{-1}=(1\ 2\ 3).}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Así, por el lema de subgrupos de Schreier, { e, (1 2 3) } genera Z 3 , pero tener la identidad en el conjunto generador es redundante, por lo que se puede eliminar para obtener otro conjunto generador para Z 3 , { (1 2 3 ) } (como se esperaba).
Referencias
- Seress, A. Algoritmos de grupos de permutación. Prensa de la Universidad de Cambridge, 2002.