非交换单群的自同构群是完全群

问题描述:

非交换单群的自同构群是完全群

有一个证明,但是其中第(2)、(3)两步我看不懂,先把链接放这里.
www.math.ucla.edu/~mms/simple.ps
第(2)步里,为什么G和\sigma(G)就交换了,我还没看出来.所以第(3)步就没仔细看.连接打不开 能直接发么?假设G是非交换有限单群。(它假设了有限)要证明H=Aut(G)是完全的。首先注意到G和Inn(G)同构,因为G的中心Z(G)={1}。(1)证明G(作为Inn(G))在Aut(G)里的中心化子是{1}.证明:假设Aut(G)里的某个s和所有的Inn(G)交换,那么s(xyx^(-1)) = x s(y) x^(-1),对G里任意的x和y成立。这就说明x^(-1) s(x)和 s(y)交换,对所有的y,所以x^(-1) s(x)在Z(G)中。而G是非交换单群,所以Z(G)={1},所以s(x)=x,s=1.(2)证明G是H的特征子群(把G看作H的子群的时候,总把G想成Inn(G)),即Aut(H)中的任何元素都保持G不变(从而可以看成是Aut(G)=H里的元素)。这样就得到了从Aut(H)到H的同态。证明:设s是Aut(H)里的任意元素,那么G和s(G)是H的正规子群(注意Inn(G)是Aut(G)的正规子群)。假如G和s(G)不相同,那么它们不交并且他们(逐个元素地)交换(这个没看懂是为什么),这与(1)矛盾。(3)上面一步中所得到的从Aut(H)到H的同态是同构。证明:这个同态首先是满的。这个他没有证,但我想应该是对的。任何H里的元素,都可以看成是Inn(H)里的元素,从而自然是Aut(H)里的元素,而这个Aut(H)里的元素限制在G上(在上一步中他至少自己认为是证明了G在Aut(H)的作用下是不变的,也就是说Aut(H)可以限制在G上),自然就是原来的Inn(H)里的元素。然后他证明这个同态是单的。这就是要证明,如果Aut(H)里的一个元素s,限制在G上是1的话,那么s本身就是1(也就是恒等变换,s(h)=h)。他说,对于Aut(G)=H里的元素h,和G里的元素x,s(hxh^(-1)) = hxh^(-1),这里x看成是Inn(G)里的元素,hxh^(-1)看成是Aut(G)在Inn(G)上的作用。上面这个式子是因为s限制在G(=Inn(G))上是恒等变换。现在s(x)=x,所以s(h) x s(h^(-1)) = h x h^(-1),也就是说h^(-1) s(h) 和 所有的 x 交换,由(1)得到h^(-1) s(h) = 1,也就是 s(h) = h。我现在大概(1)和(3)都理解了,就是(2)里面那部分不理解。