В этой части работы выявлены некоторые свойства групп автоморфизмов блок-схем; они сформулированы в следующей теореме.
Теорема 3. Справедливы следующие свойства группы
автоморфизмов блок-схемы
.
1) транзитивна на множестве точек и блоков блок-схемы.
2) Для любого имеет место равенство
3) Для произвольных и
имеют место
равенства
Если то справедливы свойства 4) - 6).
4) Для любого имеет место равенство
и изоморфизм
5) Если - такая блок-схема, что
для некоторых
то
6) Если - такая блок-схема, что
для некоторых g и
из G и
то
и для
равенство
возможно тогда и только тогда, когда
т.е. когда
для
имеет место равенство
Если - симметричная блок-схема, то выполняются следующие
свойства:
7)
8) для любого
9) в частности, если
то
10) если
Д о к а з а т е л ь с т в о. Справедливость
свойства 1) нами уже замечена выше. Свойство 2) непосредственно
следует из известного факта о порядке транзитивной группы,
действующей на конечном множестве мощности |G|.
Докажем справедливость свойства 3). Пусть Тогда для произвольного
имеем
Отсюда и следует, что
Если
то
и, следовательно,
и свойство 3) доказано.
Пусть
4) Так как то первая часть утверждения
очевидна. Вторая часть утверждения следует из свойства
самодвойственности блок-схемы.
5) Если для некоторых из G имеет место равенство
то в силу свойства 3) можно
считать
для некоторого
Так как
то
для любого
справедливо
т.е. для любого
имеет место
(по лемме 1.2 в силу
Тогда
и свойство доказано.
6) Пусть Тогда из свойства 5) следует, что для
некоторых g и
при выполнении условия
выполняется условие
Пусть Тогда для некоторого
имеем
что равносильно тому, что
Последнее
равносильно
или
Таким образом,
Свойство 6) доказано.
Пусть теперь блок-схема симметрична. Тогда, как замечено
выше, отображение
определенное по правилу
является автоморфизмом блок-схемы. При этом
справедливость свойства 7) очевидна. Докажем справедливость
свойств 8)-10).
8) Для любого имеем
и свойство доказано.
9) Допустим, что и
Тогда
и для
произвольного
выполнено равенство
С одной стороны,
С другой стороны,
Таким образом, если z зафиксирован, а g -
произволен, то
; в частности, при g=e имеем
т.е.
Следовательно,
и
Обратно, пусть
Тогда
для любого
имеем zg=gz и
и
Таким образом,
что и требовалось доказать.
10) Ясно, что Поэтому в силу пункта 9) достаточно показать
перестановочность элементов из
и
Для
произвольных
и
имеем, с одной стороны,
а с другой стороны,
т.е.
Теорема доказана.
Следующая лемма дает еще одно свойство для блок-схем с некоторыми жесткими ограничениями на строение.
Лемма 4. Пусть - симметричная блок-схема
такая, что |O[e]| > 1, в ней нет k-веников для
для некоторых g и
из G имеем место равенство
и пусть
Тогда из
следует
Д о к а з а т е л ь с т в о. Заметим, что по
пункту 6 теоремы 3 и
лежат в одной
компоненте связности и по пункту 4 теоремы I имеем
Так как
- симметричная блок-схема, то любой
элемент
имеет вид
где
для любого
Таким образом, достаточно
показать, что если
то
централизует любой элемент вида
где
Пусть Заметим, что
(поэтому
) и для всех
имеем
так как
(см. пункт 6 теоремы III). Покажем сначала, что
для для всех
имеем
Допустим, что для некоторого
справедливо
Тогда
Возьмем
содержащие [x]. Тогда
и поэтому
- k-веник с
k>2, что невозможно в силу условия. Таким образом, для любого
имеем
в частности,
показано, что для любых
справедливо равенство
Допустим, что для произвольного
натурального i показано, что
где
Для того,
чтобы показать, что и для
из B имеет место равенство
достаточно
показать, что все точки блока
централизуются
автоморфизмом
(см. пункт 6 теоремы
III). Имеем
причем все блоки
множества
в силу пункта 6
теоремы III нормализуются автоморфизмом
так как по
индукции
Возьмем все блоки,
содержащие
и
Аналогично тому, как доказывается, что
показывается, что
Следовательно,
централизует
и по индукции получаем, что
централизует любой элемент вида
где
Лемма доказана.
В заключение автор выражает искреннюю признательность А.Н.Фомину за постановку задачи и постоянное внимание к работе.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 96-01-00488).
Поступила 16.03.95
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ