Orthogonal systems in finite grahps

To a finite graph there corresponds a free partially commutative group: with the given graph as commutation graph. In this paper we construct an orthogonality theory for graphs and their corresponding free partially commutative groups. The theory developed here provides tools for the study of the structure of partially commutative groups, their universal theory and automorphism groups. In particular the theory is applied in this paper to the centraliser lattice of such groups.

Parabolic and quasiparabolic subgroups of free partially commutative groups

Let Γ be a finite graph and G be the corresponding free partially commutative group. In this paper we study subgroups generated by vertices of the graph Γ, which we call canonical parabolic subgroups. A natural extension of the definition leads to canonical quasiparabolic subgroups. It is shown that the centralisers of subsets of G are the conjugates of canonical quasiparabolic centralisers satisfying certain graph theoretic conditions.

Elements of algebraic geometry and the positive theory of partially commutative groups

The first main result of the paper is a criterion for a partially commutative group G to be a domain. It allows us to reduce the study of algebraic sets over G to the study of irreducible algebraic sets, and reduce the elementary theory of G (of a coordinate group over G) to the elementary theories of the direct factors of G (to the elementary theory of coordinate groups of irreducible algebraic sets). Then we establish normal forms for quantifier-free formulas over a non-abelian directly indecomposable partially commutative group H. Analogously to the case of free groups, we introduce the notion of a generalised equation and prove that the positive theory of H has quantifier elimination and that arbitrary first-order formulas lift from H to H * F, where F is a free group of finite rank. As a consequence, the positive theory of an arbitrary partially commutative group is decidable.

Statistical properties of subgroups of free groups

The usual way to investigate the statistical properties of finitely generated subgroups of free groups, and of finite presentations of groups, is based on the so-called word-based distribution: subgroups are generated (finite presentations are determined) by randomly chosen k-tuples of reduced words, whose maximal length is allowed to tend to infinity. In this paper we adopt a different, though equally natural point of view: we investigate the statistical properties of the same objects, but with respect to the so-called graph-based distribution, recently introduced by Bassino, Nicaud and Weil. Here, subgroups (and finite presentations) are determined by randomly chosen Stallings graphs whose number of vertices tends to infinity. Our results show that these two distributions behave quite differently from each other, shedding a new light on which properties of finitely generated subgroups can be considered frequent or rare. For example, we show that malnormal subgroups of a free group are negligible in the raph-based distribution, while they are exponentially generic in the word-based distribution. Quite surprisingly, a random finite presentation generically presents the trivial group in this new distribution, while in the classical one it is known to generically present an infinite hyperbolic group.

Finite mixture analysis of beauty-contest data using generalised beta distributions

This paper introduces a mixture model based on the beta distribution, without preestablishedmeans and variances, to analyze a large set of Beauty-Contest data obtainedfrom diverse groups of experiments (Bosch-Domenech et al. 2002). This model gives a bettert of the experimental data, and more precision to the hypothesis that a large proportionof individuals follow a common pattern of reasoning, described as iterated best reply (degenerate),than mixture models based on the normal distribution. The analysis shows thatthe means of the distributions across the groups of experiments are pretty stable, while theproportions of choices at dierent levels of reasoning vary across groups.

Integral cohomology of finite postnikov towers

Depuis le séminaire H. Cartan de 1954-55, il est bien connu que l'on peut trouver des éléments de torsion arbitrairement grande dans l'homologie entière des espaces d'Eilenberg-MacLane K(G,n) où G est un groupe abélien non trivial et n>1. L'objectif majeur de ce travail est d'étendre ce résultat à des H-espaces possédant plus d'un groupe d'homotopie non trivial. Dans le but de contrôler précisément le résultat de H. Cartan, on commence par étudier la dualité entre l'homologie et la cohomologie des espaces d'Eilenberg-MacLane 2-locaux de type fini. On parvient ainsi à raffiner quelques résultats qui découlent des calculs de H. Cartan. Le résultat principal de ce travail peut être formulé comme suit. Soit X un H-espace ne possédant que deux groupes d'homotopie non triviaux, tous deux finis et de 2-torsion. Alors X n'admet pas d'exposant pour son groupe gradué d'homologie entière réduite. On construit une large classe d'espaces pour laquelle ce résultat n'est qu'une conséquence d'une caractéristique topologique, à savoir l'existence d'un rétract faible X K(G,n) pour un certain groupe abélien G et n>1. On généralise également notre résultat principal à des espaces plus compliqués en utilisant la suite spectrale d'Eilenberg-Moore ainsi que des méthodes analytiques faisant apparaître les nombres de Betti et leur comportement asymptotique. Finalement, on conjecture que les espaces qui ne possédent qu'un nombre fini de groupes d'homotopie non triviaux n'admettent pas d'exposant homologique. Ce travail contient par ailleurs la présentation de la « machine d'Eilenberg-MacLane », un programme C++ conçu pour calculer explicitement les groupes d'homologie entière des espaces d'Eilenberg-MacLane. <br/><br/>By the work of H. Cartan, it is well known that one can find elements of arbitrarilly high torsion in the integral (co)homology groups of an Eilenberg-MacLane space K(G,n), where G is a non-trivial abelian group and n>1. The main goal of this work is to extend this result to H-spaces having more than one non-trivial homotopy groups. In order to have an accurate hold on H. Cartan's result, we start by studying the duality between homology and cohomology of 2-local Eilenberg-MacLane spaces of finite type. This leads us to some improvements of H. Cartan's methods in this particular case. Our main result can be stated as follows. Let X be an H-space with two non-vanishing finite 2-torsion homotopy groups. Then X does not admit any exponent for its reduced integral graded (co)homology group. We construct a wide class of examples for which this result is a simple consequence of a topological feature, namely the existence of a weak retract X K(G,n) for some abelian group G and n>1. We also generalize our main result to more complicated stable two stage Postnikov systems, using the Eilenberg-Moore spectral sequence and analytic methods involving Betti numbers and their asymptotic behaviour. Finally, we investigate some guesses on the non-existence of homology exponents for finite Postnikov towers. We conjecture that Postnikov pieces do not admit any (co)homology exponent. This work also includes the presentation of the "Eilenberg-MacLane machine", a C++ program designed to compute explicitely all integral homology groups of Eilenberg-MacLane spaces. <br/><br/>Il est toujours difficile pour un mathématicien de parler de son travail. La difficulté réside dans le fait que les objets qu'il étudie sont abstraits. On rencontre assez rarement un espace vectoriel, une catégorie abélienne ou une transformée de Laplace au coin de la rue ! Cependant, même si les objets mathématiques sont difficiles à cerner pour un non-mathématicien, les méthodes pour les étudier sont essentiellement les mêmes que celles utilisées dans les autres disciplines scientifiques. On décortique les objets complexes en composantes plus simples à étudier. On dresse la liste des propriétés des objets mathématiques, puis on les classe en formant des familles d'objets partageant un caractère commun. On cherche des façons différentes, mais équivalentes, de formuler un problème. Etc. Mon travail concerne le domaine mathématique de la topologie algébrique. Le but ultime de cette discipline est de parvenir à classifier tous les espaces topologiques en faisant usage de l'algèbre. Cette activité est comparable à celle d'un ornithologue (topologue) qui étudierait les oiseaux (les espaces topologiques) par exemple à l'aide de jumelles (l'algèbre). S'il voit un oiseau de petite taille, arboricole, chanteur et bâtisseur de nids, pourvu de pattes à quatre doigts, dont trois en avant et un, muni d'une forte griffe, en arrière, alors il en déduira à coup sûr que c'est un passereau. Il lui restera encore à déterminer si c'est un moineau, un merle ou un rossignol. Considérons ci-dessous quelques exemples d'espaces topologiques: a) un cube creux, b) une sphère et c) un tore creux (c.-à-d. une chambre à air). a) b) c) Si toute personne normalement constituée perçoit ici trois figures différentes, le topologue, lui, n'en voit que deux ! De son point de vue, le cube et la sphère ne sont pas différents puisque ils sont homéomorphes: on peut transformer l'un en l'autre de façon continue (il suffirait de souffler dans le cube pour obtenir la sphère). Par contre, la sphère et le tore ne sont pas homéomorphes: triturez la sphère de toutes les façons (sans la déchirer), jamais vous n'obtiendrez le tore. Il existe un infinité d'espaces topologiques et, contrairement à ce que l'on serait naïvement tenté de croire, déterminer si deux d'entre eux sont homéomorphes est très difficile en général. Pour essayer de résoudre ce problème, les topologues ont eu l'idée de faire intervenir l'algèbre dans leurs raisonnements. Ce fut la naissance de la théorie de l'homotopie. Il s'agit, suivant une recette bien particulière, d'associer à tout espace topologique une infinité de ce que les algébristes appellent des groupes. Les groupes ainsi obtenus sont appelés groupes d'homotopie de l'espace topologique. Les mathématiciens ont commencé par montrer que deux espaces topologiques qui sont homéomorphes (par exemple le cube et la sphère) ont les même groupes d'homotopie. On parle alors d'invariants (les groupes d'homotopie sont bien invariants relativement à des espaces topologiques qui sont homéomorphes). Par conséquent, deux espaces topologiques qui n'ont pas les mêmes groupes d'homotopie ne peuvent en aucun cas être homéomorphes. C'est là un excellent moyen de classer les espaces topologiques (pensez à l'ornithologue qui observe les pattes des oiseaux pour déterminer s'il a affaire à un passereau ou non). Mon travail porte sur les espaces topologiques qui n'ont qu'un nombre fini de groupes d'homotopie non nuls. De tels espaces sont appelés des tours de Postnikov finies. On y étudie leurs groupes de cohomologie entière, une autre famille d'invariants, à l'instar des groupes d'homotopie. On mesure d'une certaine manière la taille d'un groupe de cohomologie à l'aide de la notion d'exposant; ainsi, un groupe de cohomologie possédant un exposant est relativement petit. L'un des résultats principaux de ce travail porte sur une étude de la taille des groupes de cohomologie des tours de Postnikov finies. Il s'agit du théorème suivant: un H-espace topologique 1-connexe 2-local et de type fini qui ne possède qu'un ou deux groupes d'homotopie non nuls n'a pas d'exposant pour son groupe gradué de cohomologie entière réduite. S'il fallait interpréter qualitativement ce résultat, on pourrait dire que plus un espace est petit du point de vue de la cohomologie (c.-à-d. s'il possède un exposant cohomologique), plus il est intéressant du point de vue de l'homotopie (c.-à-d. il aura plus de deux groupes d'homotopie non nuls). Il ressort de mon travail que de tels espaces sont très intéressants dans le sens où ils peuvent avoir une infinité de groupes d'homotopie non nuls. Jean-Pierre Serre, médaillé Fields en 1954, a montré que toutes les sphères de dimension >1 ont une infinité de groupes d'homotopie non nuls. Des espaces avec un exposant cohomologique aux sphères, il n'y a qu'un pas à franchir...

Computations in Relative Algebraic K-Groups

Let G be finite group and K a number field or a p-adic field with ring of integers O_K. In the first part of the manuscript we present an algorithm that computes the relative algebraic K-group K_0(O_K[G],K) as an abstract abelian group. We solve the discrete logarithm problem, both in K_0(O_K[G],K) and the locally free class group cl(O_K[G]). All algorithms have been implemented in MAGMA for the case K = \IQ. In the second part of the manuscript we prove formulae for the torsion subgroup of K_0(\IZ[G],\IQ) for large classes of dihedral and quaternion groups.

On automorphisms of split metacyclic groups

Let D( m, n; k) be the semi-direct product of two finite cyclic groups Z/m = < x > and Z/n = < y >, where the action is given by yxy(-1) = x(k). In particular, this includes the dihedral groups D(2m). We calculate the automorphism group Aut (D(m, n; k)).

Bicyclic units, Bass cyclic units and free groups

Let G be a finite group and ZG its integral group ring. We show that if alpha is a nontrivial bicyclic unit of ZG, then there are bicyclic units beta and gamma of different types, such that and are non-abelian free groups. In the case when G is non-abelian of order coprime to 6 we prove the existence of a bicyclic unit u and a Bass cyclic unit v in ZG, such that < u(m), v > is a free non-abelian group for all sufficiently large positive integers m.

REALIZING PROFINITE REDUCED SPECIAL GROUPS

Special groups are an axiomatization of the algebraic theory of quadratic forms over fields. It is known that any finite reduced special group is the special group of some field. We show that any special group that is the projective limit of a projective system of finite reduced special groups is also the special group of some field.

The lower central and derived series of the braid groups of the projective plane

In this paper, we determine the lower central and derived series for the braid groups of the projective plane. We are motivated in part by the study of Fadell-Neuwirth short exact sequences, but the problem is interesting in its own right. The n-string braid groups B(n)(RP(2)) of the projective plane RP(2) were originally studied by Van Buskirk during the 1960s. and are of particular interest due to the fact that they have torsion. The group B(1)(RP(2)) (resp. B(2)(RP(2))) is isomorphic to the cyclic group Z(2) of order 2 (resp. the generalised quaternion group of order 16) and hence their lower central and derived series are known. If n > 2, we first prove that the lower central series of B(n)(RP(2)) is constant from the commutator subgroup onwards. We observe that Gamma(2)(B(3)(RP(2))) is isomorphic to (F(3) X Q(8)) X Z(3), where F(k) denotes the free group of rank k, and Q(8) denotes the quaternion group of order 8, and that Gamma(2)(B(4)(RP(2))) is an extension of an index 2 subgroup K of P(4)(RP(2)) by Z(2) circle plus Z(2). As for the derived series of B(n)(RP(2)), we show that for all n >= 5, it is constant from the derived subgroup onwards. The group B(n)(RP(2)) being finite and soluble for n <= 2, the critical cases are n = 3, 4. We are able to determine completely the derived series of B(3)(RP(2)). The subgroups (B(3)(RP(2)))((1)), (B(3)(RP(2)))((2)) and (B(3)(RP(2)))((3)) are isomorphic respectively to (F(3) x Q(8)) x Z(3), F(3) X Q(8) and F(9) X Z(2), and we compute the derived series quotients of these groups. From (B(3)(RP(2)))((4)) onwards, the derived series of B(3)(RP(2)), as well as its successive derived series quotients, coincide with those of F(9). We analyse the derived series of B(4)(RP(2)) and its quotients up to (B(4)(RP(2)))((4)), and we show that (B(4)(RP(2)))((4)) is a semi-direct product of F(129) by F(17). Finally, we give a presentation of Gamma(2)(B(n)(RP(2))). (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Some classes of semisimple group (and loop) algebras over finite fields

We determine the structure of the semisimple group algebra of certain groups over the rationals and over those finite fields where the Wedderburn decompositions have the least number of simple components We apply our work to obtain similar information about the loop algebras of mdecomposable RA loops and to produce negative answers to the isomorphism problem over various fields (C) 2010 Elsevier Inc All rights reserved

CLASSIFICATION OF SUBALGEBRAS OF THE CAYLEY ALGEBRA OVER A FINITE FIELD

We classify all unital subalgebras of the Cayley algebra O(q) over the finite field F(q), q = p(n). We obtain the number of subalgebras of each type and prove that all isomorphic subalgebras are conjugate with respect to the automorphism group of O(q). We also determine the structure of the Moufang loops associated with each subalgebra of O(q).

On Groups Whose Maximal Cyclic Subgroups Are Maximal

We consider the problem of classifying those groups whose maximal cyclic subgroups are maximal. We give a complete classification of those groups with this property and which are either soluble or residually finite.

Classification of the virtually cyclic subgroups of the pure braid groups of the projective plane

We classify the ( finite and infinite) virtually cyclic subgroups of the pure braid groups P(n)(RP(2)) of the projective plane. The maximal finite subgroups of P(n)(RP(2)) are isomorphic to the quaternion group of order 8 if n = 3, and to Z(4) if n >= 4. Further, for all n >= 3, the following groups are, up to isomorphism, the infinite virtually cyclic subgroups of P(n)(RP(2)): Z, Z(2) x Z and the amalgamated product Z(4)*(Z2)Z(4).