In algebra, il prodotto diretto di gruppi è un gruppo ottenuto partendo dal prodotto cartesiano di gruppi e munendolo di una specifica operazione. In alcuni casi è possibile realizzare il procedimento inverso: partire da un gruppo e decomporlo come prodotto diretto di suoi sottogruppi. Il vantaggio è evidente: i sottogruppi fattori, avendo ordine minore rispetto al gruppo di partenza, sono più semplici da studiare.
Prodotto diretto di due gruppi Prodotto diretto esterno Siano e due gruppi. Ricordando che
si definisce su tale insieme l'operazione nel seguente modo:
con e .
Grazie alle strutture di gruppo di e , si osserva che: <li>l'operazione è associativa; <li> è l'elemento neutro (con elemento neutro di ); <li>ogni elemento possiede l'inverso definito da La coppia è pertanto un gruppo chiamato prodotto diretto esterno tra e .
Prodotto diretto interno Sia un gruppo. Detti e due sottogruppi di è possibile, sotto determinate condizioni, decomporre come
In questo caso il gruppo viene detto prodotto diretto interno tra e .
Decomposizione tramite prodotto diretto interno Proposizione Siano un gruppo e due sottogruppi di tali che: <li> e sono sottogruppi normali di ; <li> , dove è l'elemento neutro di ; <li> . Allora vale la decomposizione
L'isomorfismo è la funzione
Esempio Detti il gruppo diedrale di ordine e il gruppo ciclico di ordine ,Si usa la notazione in accordo con la notazione moltiplicativa. risulta
Decomposizione di gruppi ciclici Nel caso particolare dei gruppi ciclici, è possibile imporre una condizione sull'ordine dei sottogruppi per avere la validità della proposizione precedente.
Proposizione (gruppi ciclici) Siano due numeri naturali e coprimi. Allora si ha
L'isomorfismo è la funzione data da
con generatori rispettivamente di .
Esempi I numeri 3 e 5 sono coprimi, dunque risulta
Il numero 2 non è coprimo con sé stesso, dunque non è vero che
Il gruppo è isomorfo al gruppo di Klein.
Generalizzazioni La teoria sopra presentata si può generalizzare al caso di gruppi. <li> Dato un prodotto diretto , si ha
Analogamente, nel caso di un prodotto formato da gruppi, si ha
<li>Se , con tutti gli coprimi, vale
L'isomorfismo è analogo al caso di due gruppi considerando i generatori di tutti gli gruppi ciclici. <li> Dato un prodotto diretto , è possibile metterlo in relazione con i gruppi fattori. Ad esempio la funzione
identifica con il sottogruppo . Invece, la funzione
detta proiezione, ricava il gruppo dal prodotto iniziale. La definizione delle funzioni e è analoga e la costruzione è estendibile al prodotto di gruppi.
Note
Bibliografia
Voci correlate Gruppo Prodotto semidiretto Prodotto intrecciato
Collegamenti esterni
Categoria:Teoria dei gruppi