Теоремы Силова
Теоре́мы Си́лова, три теоремы о максимальных -подгруппах конечной группы, доказанные П. Л. Силовом (Sуlоw L. Théorèmes sur les groupes de substitutions // Mathematische Annalen, 1872. Bd. 5. S. 584–594) и играющие большую роль в теории конечных групп. Иногда объединение всех трёх теорем называется теоремой Силова.
Пусть – конечная группа порядка , где – простое число, не делящее число . Тогда имеют место следующие теоремы.
Первая теорема Силова: группа содержит подгруппы порядков для всех , причём каждая подгруппа порядка является нормальной подгруппой по крайней мере в одной подгруппе порядка . Из этой теоремы, в частности, следуют такие важные утверждения: в группе существует силовская подгруппа порядка ; любая -подгруппа группы содержится в некоторой силовской -подгруппе порядка , индекс силовской -подгруппы не делится на ; если есть группа порядка , то любая её собственная подгруппа содержится в некоторой максимальной подгруппе порядка и все максимальные подгруппы группы нормальны.
Вторая теорема Силова: все силовские -подгруппы конечной группы сопряжены между собой. Для бесконечных групп аналогичное утверждение, вообще говоря, неверно.
Третья теорема Силова: число силовских -подгрупп конечной группы делит порядок группы и сравнимо с единицей по модулю .
Для произвольных множеств простых чисел аналогичные теоремы о силовских -подгруппах получены лишь в классе конечных разрешимых групп (см. Холлова подгруппа). В неразрешимых группах ситуация иная. Например, в знакопеременной группе степени для есть силовская -подгруппа порядка , индекс которой делится на число из . Кроме того, в есть силовская -подгруппа, изоморфная и несопряжённая с . Число силовских -подгрупп в не делит порядок группы .