Grupo profinito

En matemática, un grupo pro-finito G es un grupo que, en cierto modo, está muy "próximo" a ser finito.

Definición

Formalmente, un grupo pro-finito es límite inverso de grupos finitos. En concreto, G es pro-finito si existe un conjunto dirigido I, una colección de grupos finitos , y homomorfismos para cada par de elementos con , que satisfacen

• α_ii = 1 para todo
• para todos los con

con la propiedades:

• G es isomorfo como grupo al límite proyectivo (límite inverso);

, con la multiplicación componente a componente.

• El isomorfismo de G a (considerado como subespacio topológico de ) es un homeomorfismo de espacios topológicos, en donde cada H_i recibe la topología discreta y recibe la topología producto.

Es posible verlos por tanto como grupos topológicos de manera natural: cada uno de los grupos finitos está dotado de la topología discreta, y como G es un subconjunto del producto de aquéllos espacios discretos, hereda cierta topología que lo convierte en un grupo topológico.

Ejemplos

Cada grupo finito es trivialmente pro-finito. Los ejemplos más importantes de grupos pro-finitos son los enteros p-ádicos. La Teoría de Galois de las extensiones de cuerpos de grado infinito hace surgir de forma natural los grupos de Galois que resultan ser pro-finitos. Los grupos fundamentales que son tratados por la Geometría algebraica son también pro-finitos, debido a que, hablando rápidamente, el álgebra sólo puede 'ver' recubrimientos finitos de una variedad algebraica.

Propiedades

Cada grupo pro-finito es un Espacio de Hausdorff compacto: ya que todos los espacios finitos discretos son de Hausdorff, su producto será un espacio compacto de Hausdorff por el Teorema de Tychonoff. G es un conjunto cerrado de este producto y por tanto es también compacto y de Hausdorff.

Todo grupo pro-finito es totalmente disconexo y más aún: un grupo topológico es pro-finito si y solamente si es Hausdorff, compacto y totalmente disconexo.

Grupos Ind-finitos

Existe la noción de grupo ind-finito, que es la dual de grupo pro-finito. Será por tanto un grupo G que es el límite directo de grupos finitos. La terminología usual es sin embargo diferente: un grupo G es llamado localmente finito si cada subgrupo finitamente generado es finito. De hecho esto es equivalente a ser ind-finito.

Aplicando la dualidad de Pontryagin, uno puede ver que los grupos abelianos pro-finitos son los duales de los grupos abelianos discretos localmente finitos. Estos últimos son precisamente los grupos de torsión abelianos.

Véase también

• Grupo localmente cíclico