Pure Mathematics
Vol.
09
No.
02
(
2019
), Article ID:
29227
,
8
pages
10.12677/PM.2019.92022
Suzuki Group and Flag-Transitive Point-Primitive Designs
Yujie Wang
School of Mathematics, South China University of Technology, Guangzhou Guangdong
Received: Feb. 20th, 2019; accepted: Mar. 6th, 2019; published: Mar. 13th, 2019
ABSTRACT
There are important internal connections between groups and combinatorial designs, which reflected by the flag-transitivity, point-primitivity or other properties of the automorphism groups. Let be non-trivial 2-designs with . Assume that is a flag-transitive point-primitive automorphism group of . Then is a 2-(65, 8, 7) design and .
Keywords:2-Design, Flag-Transitive, Suzuki Group
Suzuki群与旗传递点本原 设计
王雨洁
华南理工大学数学学院,广东 广州
收稿日期:2019年2月20日;录用日期:2019年3月6日;发布日期:2019年3月13日
摘 要
群论与组合设计有着紧密的内在关系,主要通过设计的自同构群的旗传递性、点本原性等性质来体现。本文研究 是一个非平凡的 设计,其中 。若 是旗传递、点本原的群,且 ,则 是一个2-(65, 8, 7)设计,且 。
关键词 :2-设计,旗传递,Suzuki群
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
1. 引言
1.1. 研究背景
设 为正整数,满足 。一个设计 或t-设计 定义为符合以下条件的一对符号 ,满足:
1) 是有v个点的有限集, 的元素为点;
2) 是 的一组k-子集, 的元素称为区组或区;
3) 的任意给定的t-子集都恰好包含在 的 个区组之中。
这里r是过一个点的区的个数,b是区组的总数。我们总假设B的成员都不相同,即B中的区组不允许重复出现,称 为设计D的参数。当 时,称t-设计 是非平凡的。
设计 的一个旗是指点–区对 ,这里 , 且 。 ,若G在 上的作用是本原的,称G是点本原的。若G在 的旗的集合上是传递的,称G或者 是旗传递的。
1988年,P. H. Zieschang [1] 已经证明若G是一个旗传递 设计的自同构群且 ,T是G的一个极小正规子群那么T是仿射型或者几乎单型。Regueiro [2] 证明了当 时,G是仿射型或者几乎单型。当 时 [3] [4] ,可以得到相同的结果。2013年周胜林和田德路 [5] 证明了若G旗传递、点本原作用在 上且 ,则G是仿射型或者几乎单型。最近梁洪雪和周胜林 [6] 分析了 是非对称的情况,并证明了一个旗传递、点本原、非对称 设计的自同构群是仿射型或者几乎单型。
本文研究了旗传递、点本原 设计当 且自同构群G为Suzuki群时的情况,得到如下结果:
设D是一个非平凡的
设计,其中
,若
是D的旗传递、点本原的自同构群。则D是一个
设计,且。
1.2. 预备知识
引理1: [7] 若是一个
设计。则下面式子成立:
1);
2);
3)。
引理2: [8] 设是一个
设计,
,对任意的
和
,则G在
上旗传递等价于下列的条件之一:
1) G是点–传递的,并且在P(x)上传递;
2) G是区–传递的,并且在B上传递。
引理2: [8] 设是一个
设计且
是旗传递的,则
,其中
。
引理4: [9] 设,e是一个正整数,则
,
。
证明:,得到
。由
,得到
。
,得到
。
2. 定理1的证明
设是一个满足
的
设计,
是旗传递、点本原的群,且
。
,其中
。G的极大子群
的阶有4种情况,分别是
、
、
和
。其中
并且
。现在我们来讨论点稳定子群
的阶在4种情况下,设计是否存在。
引理5:是一个满足
的
设计,
是旗传递、点本原的群,且
。若
,则D是一个
设计,且
。
证明:,则
由于G是旗传递的,并且,可以得到
由于,则必存在G的一个极大子群L,使得
。
首先假设,则
,因此
。
由于G旗传递,可以得到。而
。故
。
若,则
,其中i是自然数,由
可以得出k = 2与
非平凡矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则
,其中i是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 3。
即
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则
,其中j是自然数,
,由于
,得出j = 0,k = 4。已知G在v个点上是2-传递的 [10] ,则
因此。记Q是包含一些区的集合,且Q里的区均包含
和
。则
。
现在证明存在,使得
。否则
不固定Q中任一个区,则
在Q上传递,且
。又
。与引理4矛盾。所以一定存在
,使得
。
已知半正则作用于
[10] ,则
,任取
。故
,得出
,则
。与k = 4矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则
,其中j是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 6,与
矛盾。
若,则
,其中i是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 5。
即
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则
,其中i是自然数,
,由于
,得出i = 0,,k = 3。
即
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则仿照证明
的方法可得k = 4,此时
。
现在证明存在,使得
。否则
不固定Q中任一个区。此时
的轨道长度可能为2,3,4,6,都不能整除
,得出矛盾。所以一定存在
,使得
。
已知半正则作用于
,则
,任取
。故
,得出
,则
。与k = 4矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则
,其中i = 1,2,j是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 3。
,若k = 3,则
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。若k = 9,则
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则仿照证明
的方法可得k = 4。
即
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则
,其中j是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 6,与
矛盾。
若,则
,其中i是自然数,
,由于
,得出i = 0,k = 5。
即
,得出
,又
,得出
。与引理4矛盾。
若,则
,得出
或者
。否则,则
且
,此时可以得到
且
,即
,故
。而
,因此可以得到
,i是自然数且
,j是自然数。又
,可以得到
,即
,与D非平凡矛盾。故而
或者
。
若,则k = 7,显然
。得出矛盾。
若,则k = 8。当q = 8时,v = 65,r = 64,b = 520。接下来利用Magma [11] 验证存在参数组为(56, 65, 520, 64, 8, 7)的设计。
利用指令Primitive Group (65, 3)可返回本原群库中作用在65个点上排在第3个位置的本原群,即Sz(q)。
由于G是旗传递的,则,故必存在指数为b的子群。利用指令Subgroups (G: Order Equal: = n),其中
,可得到G的指数为b的子群,符合条件的子群又1个,即为
。
由于在B上是点传递的,则
,则
中至少存在一个长度为k的轨道。利用指令
可知有1个长度为k即8的轨道,记这个轨道为
。
由于G在上是区传递的,对于
必有
。利用指令
可知轨道O符合条件。利用指令
,返回(65, 8, 7)。可知参数组(56, 65, 520, 64, 8, 7)是我们要找的符合条件的参数。
其次,设。则
,可以得到
当且
时,
,可得
此时,因此
,可得
,故q = 8,32。当q = 8时,
。当q = 32时,
。存在矛盾。
当时,若
,则可得出矛盾。若
,则
,此时
,因此
,可得
,得到q = 8,32,512,在这三种情况下均可得到
,得出矛盾。
第三,设,则可以得到
。
当且
时,
,可得
。此时
,因此
,可得
,不存在正解,得出矛盾。
当时,若
,则可得出矛盾。若
,则
,不存在正解,得出矛盾。
最后,设。则可以得到
。
当且
时,
,可得
。此时
,故。又,得到
,推出m = 3。事实上
,得出矛盾。
当时,若
,则可得出矛盾。若
,则
。
又
,得到
,事实上得到
,推出m = 3。但是
,得出矛盾。
引理6:是一个满足
的
设计,
是旗传递、点本原的群,且
。则
。
证明:假设存在点稳定子群使得
,已知
,即
。又
则
。
。则
。即
,得出
。故q = 8,32。
当时,
即
。
若,则
,故r = 13,26。已知
,可以算出b不是整数,得出矛盾。
若,则
,故r = 13,39。若r = 39,可以算出b不是整数。若r = 13,则
。而G的极大子群的阶只能为448,52或20。并且G是旗传递的,与
矛盾。
若,则
,故r = 13,26,52。若r = 13,26,可以算出b不是整数。若r = 52,可以算出k不是整数,得出矛盾。
若,则
,故r = 13,65。若r = 65,可以算出b不是整数。若r = 13,则
。由
在B上传递可知
,但是
。得出矛盾。
若,则
,故r = 13,26,39,78。若r = 13,26,78,可以算出b不是整数。若r = 39,则
不是整数,矛盾。
若,则
,故r = 13,91。可以算出b不是整数,得出矛盾。
若,则
,故r = 13,26,52,104。可以算出b不是整数,得出矛盾。
若,则
,故r = 13,39,117。可以算出b不是整数,得出矛盾。
若,则
,故r = 13,26,65,130。可以算出b不是整数,得出矛盾。
当时,
,即
。
通过计算可得,当时,b均不是整数,得出矛盾。
引理7:是一个满足
的
设计,
是旗传递、点本原的群,且
。则
。
证明:假设存在点稳定子群使得
,已知
,即
。仿照上一引理可得
。
故,由
,可以得到
,与
矛盾。
引理8:是一个满足
的
设计,
是旗传递、点本原的群,且
。则
。
证明:假设存在点稳定子群使得
,则
由得出
。则
。
,又
。可知
。即
。可以得到
,从而
,得出矛盾。
定理1的证明:利用引理5~引理8可以得到定理1。
致谢
本论文在写作过程中与张志林博士和张永莉博士进行了有益的讨论,在此表示感谢!论文还得到了广东省自然科学基金的资助。
基金项目
广东省自然科学基金(编号:2017A030313001)。
文章引用
王雨洁. Suzuki群与旗传递点本原2-(ν,Κ,λ)设计
Suzuki Group and Flag-Transitive Point-Primitive 2-(ν,Κ,λ)Designs[J]. 理论数学, 2019, 09(02): 174-181. https://doi.org/10.12677/PM.2019.92022
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