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未解决问题,代数学,1902年提出

伯恩赛德问题

部分解决

若 GG 是每个元皆为有限阶的有限生成群(一般伯恩赛德问题),或对某个固定整数 n≥1n \ge 1 满足每个元 g∈Gg \in G 都有 gn=1g^n = 1(关于自由伯恩赛德群 B(m,n)B(m, n) 的有界伯恩赛德问题),GG 是否必定为有限群?在受限伯恩赛德问题中,是否存在由 mm 个元生成且指数为 nn 的最大有限群?

研究前沿 截至2026年

截至2026年,虽然一般伯恩赛德问题(假)与受限伯恩赛德问题(真)已完全解决,但有界伯恩赛德问题在中等大小指数下仍悬而未决。具体而言,对 m≥2m \ge 2,目前仅知 B(m,n)B(m, n) 在 n∈{1,2,3,4,6}n \in \{1, 2, 3, 4, 6\} 时有限,而指数为 55 的 22 生成元群 B(2,5)B(2, 5)(或指数为 88 的 B(2,8)B(2, 8))究竟有限还是无限,仍是著名的开放问题。

已知最佳结果

  • 受限伯恩赛德问题对所有 mm 与 nn 成立:由 mm 个元生成且指数为 nn 的任意有限群,其阶均受某个函数 f(m,n)f(m, n) 所界定(素数 nn 由科斯特里金于1958年证明,素数幂 nn 由泽尔马诺夫于1990–1991年证明,一般 nn 由1956年霍尔–希格曼归约得出)。对于 B(2,5)B(2, 5),其最大有限商群 R(2,5)R(2, 5) 的阶为 5345^{34}(哈瓦斯、纽曼与沃恩-李,1990年)。
  • 自由伯恩赛德群 B(m,n)B(m, n)(m≥2m \ge 2)在 n∈{1,2,3,4,6}n \in \{1, 2, 3, 4, 6\} 时有限,而在所有奇指数 n≥665n \ge 665(诺维科夫–阿迪安,1968年;阿迪安,1975年)及充分大的偶指数(伊万诺夫,1994年;雷先诺克,1996年)时无限。

使用的方法及其局限

方法取得的结果局限所在
分次李代数与约当代数恒等式通过将群换位子转化为李代数中的类恩格尔恒等式,界定了指数为 pkp^k 的有限 pp-群的幂零类,从而彻底解决了受限伯恩赛德问题仅适用于残余有限部分(有限商群),无法排除 B(2,5)B(2, 5) 内部存在无限单商群或非残余有限商群的可能性
诺维科夫–阿迪安归纳字分析与几何小消去理论(范坎彭图)跨归纳层级控制周期字,证明了充分大的奇指数与偶指数下 B(m,n)B(m, n) 的无限性当指数 nn 较小时(如 n=5,7,8n = 5, 7, 8),重叠的周期关系相互作用过于紧密,导致小消去曲率估计失效

尚未解决的问题

  • 秩为 22、指数为 55 的自由伯恩赛德群 B(2,5)B(2, 5) 是有限群(阶为 5345^{34})还是无限群?
  • 使得 B(2,n)B(2, n) 为无限群的最小指数 nn 是多少?

参考文献

  1. Sergei I. Adian (1979). The Burnside Problem and Identities in Groups
  2. Efim I. Zelmanov (1990). Solution of the restricted Burnside problem for groups of odd exponent · DOI:10.1070/IM1991v036n01ABEH001946
  3. Efim I. Zelmanov (1991). Solution of the restricted Burnside problem for 2-groups · DOI:10.1070/SM1992v072n02ABEH001272
  4. Sergei V. Ivanov (1994). The free Burnside groups of sufficiently large exponents · DOI:10.1142/S0218196794000026