Нильпотентная длина конечных групп с известными добавлениями к максимальным подгруппам

Следствие 2.9. Пусть - некоторая подгруппа группы , содержащая , тогда не обладает неединичной нормальной -подгруппой.

Действительно, нормальная -подгруппа группы должна содержаться в центролизаторе группы .

Под -подгруппой конечной группы мы подразумеваем такую подгруппу, порядок и индекс которой взаимно просты. Если группа разрешима и ее порядок равен , где , то группа обладает -подгруппами порядка и любые две из них сопряжены, а поэтому изоморфны.

Теорема 2.10. Если - разрешимая группа порядка , где при , и если подгруппа группы порядка имеет класс нильпотентности то

В частности, для любой конечной разрешимой группы . -подгруппа некоторой факторгруппы , порядок которой делит , имеет класс нильпотентности, не превышающий , так что мы можем применить утверждение леммы 2.5 и получить результат индукцией по порядку группы , допустив что обладает только одной минимальной нормальной подгруппой. Это будет -группа для некоторого простого числа , и мы можем поэтому предполодить, что ее порядок делит . Тогда, если мы возьмем в качестве множество простых долителей числа , окажется выполненной предпосылка леммы 2.5. Если - наибольшая нормальная -подгруппа группы и - ее центр, то по следствию леммы 2.5 содержит центр -подгруппы группы , имеющей порядок . Порядок -подгруппы группы делит , поэтому класс нильпотентности ее не более . Для -подгруппы групп и порядка изоморфны, так что в силу предположения индукции, примененной к , получим

Так как , то доказательство по индукции проведено.

Прежде чем применять лемму 2.5 к доказательству неравенства для , удобно уточнить её для случая, при котором состоит из одного простого числа . Пусть есть -разрешимая группа с верхним -рядом (2.2) . Тогда лемма 2.5, применённая к группе , показывает, что если - элемент группы , не входящий в , то трансформирование элементом индуцирует в нетождественный автоморфизм. Необходимое уточнение состоит в замене группы группой , где - подгруппа Фраттини группы . Теперь - -группа, и таким образом - элементарная абелева -группа. Ясно поэтому, что автоморфизм группы , индуцированный группы , тождественный. Таким образом, множество элементов группы , которое тождественно трансформирует , является нормальной подгруппой группы , такой, что . По определению фактор группа не может быть -группой, отличной от 1, так что если , то группа должна содержать элемент , не входящий в и порядка, взаимно простого . Тогда индуцирует автоморфизм группы порядка, взаимно простого с . Но автоморфизм -группы, тождественоой по модулю подгруппе Фраттини, имеет порядок, равный степени числа . Таким образом, индуцирует в нетождественный автоморфизм, что противоречит определению группы . Значит, , что и требовалось. Таким образом:

Лемма 2.11. Если есть -разрешимая группа с верхним -рядом (2.2) и если - подгруппа Фраттини группы , то автоморфизмы группы , которые индуцированы трансформированиями элементами группы , представляют