Пусть
![$G$ $G$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/2/0/5201385589993766eea584cd3aa6fa1382.png)
- группа с циклической силовской
![$p$ $p$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/e/c/2ec6e630f199f589a2402fdf3e0289d582.png)
-подгруппой
![$P$ $P$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/f/5/df5a289587a2f0247a5b97c1e8ac58ca82.png)
и
![$O_{p'}(G)=1$ $O_{p'}(G)=1$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/7/3/6734de10ae81ca59981276d2b6e2cba582.png)
. Тогда: 1)
![$G$ $G$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/2/0/5201385589993766eea584cd3aa6fa1382.png)
имеет единственную минимальную нормальную подгруппу
![$S$ $S$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/2/5/e257acd1ccbe7fcb654708f1a866bfe982.png)
; 2)
![$S$ $S$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/2/5/e257acd1ccbe7fcb654708f1a866bfe982.png)
проста.
У меня даже есть краткое доказательство этого утверждения. С п.1 там всё ясно, но п.2 не могу понять. Там написано, что
![$S$ $S$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/2/5/e257acd1ccbe7fcb654708f1a866bfe982.png)
простая, потому что она имеет циклическую силовскую
![$p$ $p$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/e/c/2ec6e630f199f589a2402fdf3e0289d582.png)
-подгруппу. Как это отсюда вытекает?
Если кому интересно док-во п.1:
(Оффтоп)
Предположим, что группа
![$G$ $G$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/2/0/5201385589993766eea584cd3aa6fa1382.png)
имеет две различные минимальные нормальные подгруппы
![$M_1 \neq M_2$ $M_1 \neq M_2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/d/b/6dbce85b7748414d8294f38927ac239882.png)
. Поскольку
![$O_{p'}=1$ $O_{p'}=1$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/6/7/b67295e04f78c1e15fa1ad0913e38c7782.png)
, то
![$p \mid |M_1|$ $p \mid |M_1|$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/9/8/3989361fa47a8043b92c90880e789ed782.png)
и
![$p \mid |M_2|$ $p \mid |M_2|$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/3/5/b35b62a1c459e9476ebd51cfd8851a7582.png)
. Тогда для
![$i=1,2$ $i=1,2$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/c/7/9c72be03d93f619301e2944d7ba59a0282.png)
:
![$\exists T_i \leq M_i, ~ |T_i|=p$ $\exists T_i \leq M_i, ~ |T_i|=p$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/7/e/d7e7f25fbb57786c18bd0a108654ddb882.png)
. По т. Силова
![$\exists P_i \in Syl_p(G): ~ T_i \subseteq P_i$ $\exists P_i \in Syl_p(G): ~ T_i \subseteq P_i$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/8/3/2831a840826ec7a0a67f06fb1e9e59f382.png)
. Поскольку
![$P_i$ $P_i$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/f/0/ef0de0b48cb187b636ae34b0aea8c1db82.png)
--- циклическая, то
![$T_i$ $T_i$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/8/b/28b4ba07e3d56f879d07c35680a50d4082.png)
--- единственная подгруппа порядка
![$p$ $p$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/e/c/2ec6e630f199f589a2402fdf3e0289d582.png)
в
![$P_i$ $P_i$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/f/0/ef0de0b48cb187b636ae34b0aea8c1db82.png)
(
![$i=1,2$ $i=1,2$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/c/7/9c72be03d93f619301e2944d7ba59a0282.png)
). И поскольку по т. Силова
![$\exists g \in G: ~ g^{-1} P_1 g = P_2$ $\exists g \in G: ~ g^{-1} P_1 g = P_2$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/d/5/fd55fadf9c81c851290fe3d5442f8b6782.png)
, то
![$g^{-1} T_1 g = T_2 \subseteq M_2$ $g^{-1} T_1 g = T_2 \subseteq M_2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/2/c/e2c3f128db216ea2a276344db6a44bb082.png)
. С др. стороны, т.к.
![$T_1 \leq M_1$ $T_1 \leq M_1$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/3/7/c37f1fd2cf5299d1f59c99f44354450882.png)
, то
![$T_2 = g^{-1} T_1 g \subseteq g^{-1} M_1 g = M_1$ $T_2 = g^{-1} T_1 g \subseteq g^{-1} M_1 g = M_1$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/6/c/46c263077021a2d0c633dc9e0cb4a04d82.png)
. Таким образом,
![$T_2 \subseteq M_1 \cap M_2$ $T_2 \subseteq M_1 \cap M_2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/0/a/c0ae71694d1b887ed92645e299ccaab382.png)
. Получили, что
![$1 \neq M_1 \cap M_2 $ $1 \neq M_1 \cap M_2 $](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/b/4/8b4d01776bcb0d81975b7a7545e4551f82.png)
нормальна в
![$G$ $G$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/2/0/5201385589993766eea584cd3aa6fa1382.png)
, что противоречит минимальности нормальных подгрупп
![$M_1$ $M_1$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/f/5/6f549764f2f97bec950c14de5352994a82.png)
и
![$M_2$ $M_2$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/c/e/dced8cd0d35e2af2d3499c10d7ee628982.png)
. Следовательно, существует единственная нормальная подгруппа в
![$G$ $G$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/2/0/5201385589993766eea584cd3aa6fa1382.png)
, которую обозначим через
![$S$ $S$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/2/5/e257acd1ccbe7fcb654708f1a866bfe982.png)
.