7. Direkte Zerlegungen mit ηj(G) = Hj <strong>für</strong> j = 1, . . . , s. Also ist εj ◦ ηj = ηj <strong>für</strong> j � i − 1 <strong>und</strong> εi ◦ ηj = 0 <strong>für</strong> j = 1, . . . , i − 1. Daher ist εi = �s j=i εi ◦ ηj. Dabei sind die einzelnen Summanden paarweise addierbar mit εi◦ηi, . . . , εi◦ηs ∈ EndΩ(G). Für β ∈ EndΩ(G) mit β(Gi) ⊆ Gi sei β: Gi → Gi die entsprechende Einschränkung. Dann: idGi = εi = �s j=i εi ◦ ηj. Da Gi unzerlegbar ist, ist unter εi ◦ ηi, . . . , εi ◦ ηs ein Automorphismus von Gi nach Satz 7.8. Nach Umnummerierung von Hi, . . . , Hs kann man εi ◦ ηi ∈ AutΩ(Gi) annehmen. Nun behaupten wir: Hi = ηi(Gi) ⊕ (ker(εi) ∩ Hi). Da εi <strong>und</strong> ηi Ω-Endomorphismen <strong>und</strong> normal sind, sind ηi(Gi) <strong>und</strong> ker(εi) ∩ Hi beide Ω-Normalteiler von G. Ist g ∈ Gi mit <strong>der</strong> Eigenschaft 1 = εi(ηi(g)) = εi ◦ ηi(g) = g, also auch ηi(g) = 1. Daher ist ηi(Gi) ∩ ker(εi) ∩ Hi = 1. Für h ∈ Hi ist εi(h) ∈ Gi = εi(ηi(Gi)). Also εi(h) = εi(ηi(k)) <strong>für</strong> ein k ∈ Gi. Daher: 1 = εi(ηi(k −1 ))εi(h) = εi(ηi(k −1 )h), d. h. ηi(k −1 ) ∈ ker(εi) ∩ Hi <strong>und</strong> h = ηi(k)ηi(k −1 )h ∈ ηi(Gi) · ker(εi) ∩ Hi. Damit ist die Behauptung gezeigt. Da Hi unzerlegbar <strong>und</strong> ηi(Gi) �= 1 ist, folgt, dass ker(εi) ∩ Hi = 1 <strong>und</strong> Hi = ηi(Gi) = ηi(εi(G)). Für j = 1, . . . , i − 1 ist εj(G) = Hj <strong>und</strong> <strong>für</strong> j = i + 1, . . . , r ist εj(G) = Gj. Ferner ist ηi(gi) = ηi(gjgig −1 −1 j ) = gjηi(gi)gj <strong>für</strong> gi ∈ Gi = εi(G), gj ∈ Gj mit i �= j. Daher sind ε1, . . . , εi−1, ηi ◦ εi, εi+1, . . . , εr paarweise addierbar. Folglich ist normal mit δ := ε1 + · · · + εi−1 + (ηi ◦ εi) + εi+1 + · · · + εr ∈ EndΩ(G) δ(Hj) = εj(Hj) = Hj <strong>für</strong> j = 1, . . . , i − 1 δ(Gi) = ηi(εi(Gi)) = Hi δ(Gj) = εj(Gj) = Gj <strong>für</strong> j = i + 1, . . . , r Daher: δ(G) = δ(H1 · . . . · Hi−1 · Gi · Gi+1 · . . . · Gr) = H1 · . . . · Hi−1 · Gi · Gi+1 · . . . · Gr mit H1 · . . . · Hi−1 · Gi+1 · . . . · Gr = H1 ⊕ . . . ⊕ Hi−1 ⊕ Hi ⊕ Gi+1 ⊕ . . . ⊕ Gr. Hat man h1 ∈ H1, . . . , hi−1 ∈ Hi−1, gi ∈ Gi, . . . , gr ∈ Gr mit 1 = δ(h1 · . . . · hi−1gi · . . . · gr) = h1 · . . . · hi−1ηi(gi)gi+1 ·. . .·gr, so folgt, 1 = h1 = · · · = hi−1 = ηi(gi) = gi+1 = · · · = gr. Wegen εi ◦ ηi ∈ AutΩ(Gi) ist dann auch gi = 1. Daher ist δ injektiv. Nach <strong>der</strong> Bemerkung 7.2 ist also δ ∈ AutΩ(G). Insbeson<strong>der</strong>e ist G = δ(G) = H1 ⊕ . . . ⊕ Hi ⊕ Gi+1 ⊕ . . . ⊕ Gr. Folglich ist αi+1 := δ ◦ αi ∈ AutΩ(G) normal mit den gewünschten Eigenschaften. Am Schluss ist αr+1 ∈ AutΩ(G) normal mit αr+1(G1) = H1, . . . , αr+1(Gr) = Hr. Daher ist r = s. � Bemerkung 7.5 Dies ist analog zum Austauschsatz von STEINITZ aus <strong>der</strong> linearen Algebra. Beispiel 7.3 (i) Sei Ω eine Menge mit Ω = Ω1 ·∪ . . . ·∪Ωk. Dann ist G := Sym(Ω1)⊕. . .⊕Sym(Ωk) � Sym(Ω) die YOUNG-Untergruppe. 44 (ii) Sei K ein Körper <strong>und</strong> n := n1 + · · · + nk natürliche Zahlen. Die LEVI-Untergruppe
ist dann: ⎛ ⎜ G := ⎜ ⎝ GL(n1, K) 0 . .. 0 GL(n1, K) ⎞ ⎟ � GL(n, K) ⎠ 45