Sous-groupe sous-normal

En mathématiques, dans le domaine de la théorie des groupes, un sous-groupe H d'un groupe G est un sous-groupe sous-normal de G s'il existe une chaîne finie de sous-groupes du groupe, commençant en H et finissant en G, et dont chaque élément est un sous-groupe normal du suivant.

Définition formelle

Formellement, $H$ est $k$-sous-normal dans $G$ s'il existe des sous-groupes

$H=H_{0},H_{1},H_{2},\ldots ,H_{k}=G$

de $G$ tels que $H_{i}$ est normal dans $H_{i+1}$ pour chaque $i$.

Un sous-groupe sous-normal est un sous-groupe qui est $k$-sous-normal pour un entier positif $k$.

Historique

Le concept de sous-groupe sous-normal a été introduit sous le nom 'nachinvariante Untergruppe par Helmut Wielandt dans sa thèse d'habilitation en 1939. Wielandt a notamment prouvé que dans un groupe fini, le sous-groupe engendré par deux sous-groupes sous-normaux est lui-même sous-normal, donc que les sous-groupes sous-normaux forment un treillis.

Exemple

Le sous-groupe $Z=\{e,((12)(34))\}$ du groupe symétrique $S_{4}$ est un sous-groupe normal du groupe de Klein $V$ qui lui-même est un sous-groupe normal de $S_{4}$. Ainsi, $Z$ est un sous-groupe sous-normal de$S_{4}$, sans être un sous-groupe normal puisque $((12)(34))^{(123)}=(13)(24)$ n'est pas dans $Z$.

Propriétés

Quelques exemples et résultats sur les sous-groupes sous-normaux :

• Un sous-groupe 1-sous-normal est un sous-groupe normal propre, et réciproquement.
• Un groupe de type fini est un nilpotent si et seulement si tous ses sous-groupes sont sous-normaux.
• Un sous-groupe quasi-normal (en) et plus généralement un sous-groupe qui commute avec tous ses sous-groupes conjugués d'un groupe fini est sous-normal.
• Un sous-groupe pronormal (en) qui est aussi sous-normal est un sous-groupe normal. En particulier, un sous-groupe de Sylow est sous-normal si et seulement s'il est normal.
• Un sous-groupe 2-sous-normal est un sous-groupe qui commute avec tous ses sous-groupes conjugués.

La relation de sous-normalité est transitive : en d'autres termes, un sous-groupe sous-normal d'un sous-groupe sous-normal est sous-normal. La relation de sous-normalité peut donc être définie comme la fermeture transitive de la relation de normalité.

Articles liés

• Sous-groupe caractéristique
• Cœur d'un sous-groupe

Notes et références

• (de)/(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu des articles intitulés en allemand « Subnormalteiler » (voir la liste des auteurs) et en anglais « Subnormal subgroup » (voir la liste des auteurs).

Bibliographie

• Derek J.S. Robinson, A Course in the Theory of Groups, Berlin, New York, Springer-Verlag, 1996, 499 p. (ISBN 978-0-387-94461-6, lire en ligne)
• Adolfo Ballester-Bolinches, Ramon Esteban-Romero et Mohamed Asaad, Products of Finite Groups, Walter de Gruyter, 2010, 346 p. (ISBN 978-3-11-022061-2, lire en ligne)