N.V. Maslova, L.G. Nechitailo. On recognition by Gruenberg–Kegel graph of finite nonabelian simple groups with orders having prime divisors at most 13 ... P. 131–145

UDC 512.542

MSC: 20D60, 05C25

https://doi.org/10.21538/0134-4889-2026-32-1-fon-03 

The work is supported by Russian Science Foundation, project 24-11-00119,
https://rscf.ru/en/project/24-11-00119/ .

Dedicated to the bright memory of Professor Otto Helmut Kegel

The spectrum of a finite group $G$ is the set of all element orders of $G$. The Gruenberg—Kegel graph (or the prime graph) $\Gamma(G)$ of a finite group $G$ is defined as follows. The vertex set of $\Gamma(G)$ is the set of all prime divisors of the order of $G$. Two distinct primes $p$ and $q$ are adjacent in $\Gamma(G)$ if and only if there exists an element of order $pq$ in $G$. We say that the problem of recognition by Gruenberg–Kegel graph (by spectrum, respectively) is solved for a finite group if the number of pairwise non-isomorphic finite groups with the same Gruenberg–Kegel graph (spectrum, respectively) as the group under study is known. In 2005, A.V. Vasil’ev completed solving the problem of recognition by spectrum for all finite nonabelian simple groups with orders having prime divisors at most $13$. In this paper we complete the solution of the problem of recognition by Gruenberg–Kegel graph for these groups.

Keywords: finite group, simple group, Gruenberg–Kegel graph (prime graph), recognition

REFERENCES

1.  Aschbacher M. Finite group theory. New York, Cambridge, Cambridge Univ. Press, 1986, 274 p. ISBN-10: 0521303419 .

2.   Brandl R., Shi W. Finite groups whose element orders are consecutive integers. J. Algebra, 1991, vol. 143, no. 2, pp. 388–400. https://doi.org/10.1016/0021-8693(91)90271-9

3.   Brandl R., Shi W. The characterization of PSL(2,q) by its element orders. J. Algebra, 1994, vol. 163, no. 1, pp. 109–114. https://doi.org/10.1006/jabr.1994.1006

4.   Bray J.N., Holt D.F., Roney–Dougal C.M. The maximal subgroups of the low-dimensional finite classical groups. Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2013, 438 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781139192576

5.   Busarkin A.M., Gorchakov U.N. Konechnyye rasshcheplyayemyye gruppy [Finite splitting groups]. Moscow, Nauka Publ., 1968, 111 p.

6.   Cameron P.J., Maslova N.V. Criterion of unrecognizability of a finite group by its Gruenberg — Kegel graph. J. Algebra, 2022, vol. 607, part. A, pp. 186–213. https://doi.org/10.1016/j.jalgebra.2021.12.005

7.   Conway J.H., Curtis R.T., Norton S.P., Parker R.A., Wilson R.A. Atlas of finite groups. Oxford, Clarendon Press, 1985, 252 p. ISBN: 978-0-19-853199-9 .

8.   Darafsheh M.R., Moghaddamfar A.R. A characterization of some finite groups by their element orders. Algebra Colloq., 2000, vol. 7, no. 4, pp. 467–476.

9.   Dickson L.E. Linear groups: with an exposition of the Galois field theory. Leibzig, B. G. Teubner Publ., 1901, 328 p.

10.   Dolfi S., Jabara E., Lucido M.S. C55-Groups. Sib. Math. J., 2004, vol. 45, no. 6, pp. 1053–1062. https://doi.org/10.1023/B:SIMJ.0000048920.62281.61

11.   GAP — Groups, Algorithms, Programming — a system for computational discrete algebra. Vers. 4.12.2, 2022. Available on: https://www.gap-system.org .

12.   Glover H., Ohio C., Sjerve D. The genus of $PSl_2(q)$, J. Reine Angew. Math., 1987, vol. 380, pp. 59–86. https://doi.org/10.1515/crll.1987.380.59

13.   Gorenstein D. Finite groups. New York, Harper and Row, Publ. Inc., 1968, 527 p.

14.   Grechkoseeva M.A., Mazurov V.D., Shi W., Vasil’ev A.V., Yang N. Finite groups isospectral to simple groups. Commun. Math. Stat., 2023, vol. 11, pp. 169–194. https://doi.org/10.1007/s40304-022-00288-5

15.   Guo W., Maslova N.V., Revin D.O. On the pronormality of subgroups of odd index in some extensions of finite groups. Sib. Math. J., 2018, vol. 59, no. 4, pp. 610–622. https://doi.org/10.1134/S0037446618040043

16.   Guralnick R.M., Tiep P.H. Finite simple unisingular groups of Lie type. J. Group Theory, 2003, vol. 6, no. 3, pp. 271–310. https://doi.org/10.1515/jgth.2003.020

17.   Hagie M. The prime graph of a sporadic simple group. Commun. Algebra, 2003, vol. 31, no. 9, pp. 4405–4424. https://doi.org/10.1081/AGB-120022800

18.   Isaacs M. Finite group theory. Ser. Graduate studies in mathematics, vol. 92. Providenc RI, Amer. Math. Soc., 2008, 350 p. ISBN-13: 9780821843444 .

19.   Jansen C., Lux K., Parker R., Wilson R. An atlas of Brauer characters. (London Math. Soc. Monogr. Vol. 11), Oxford, Clarendon Press, 1995, 327 p. ISBN: 0198514816 .

20.   Khosravi A., Khosravi B. 2-Recognizability by prime graph of $PSL(2,p^2)$. Sib. Math. J., 2008, vol. 49, pp. 749–757. https://doi.org/10.1007/s11202-008-0072-2

21.   Khosravi B. n-Recognitionby prime graph of the simple group $PSL(2,q)$. J. Algebra Appl., 2008, vol. 07, no. 06, pp. 735–748. https://doi.org/10.1142/S0219498808003090

22.   Kondrat’ev A.S. On the recognizability of sporadic simple groups $Ru$, $HN$, $Fi_{22}$, $He$, $M^cL$, and $Co_3$  by the Gruenberg — Kegel graph. Proc. Steklov Inst. Math., 2021, vol. 313, suppl. 1, pp. S125–S132. https://doi.org/10.1134/S0081543821030135

23.   Kondrat’ev A.S. On recognition of the sporadic simple groups $HS$, $J_3$, $Suz$, $O'N$, $Ly$, $Th$, $Fi_{23}$, and $Fi_{24}$  by the Gruenberg — Kegel graph. Sib. Math. J., 2020, vol. 61, no. 6, pp. 1087–1092. https://doi.org/10.1134/S0037446620060099

24.   Kondrat’ev A.S., Khramtsov I.V. On finite triprimary groups. Trudy Inst. Mat. i Mekh. UrO RAN, 2010, vol. 16, no. 3, pp. 150–158 (in Russian).

25.   Kondrat’ev A.S., Khramtsov I.V. On finite tetraprimary groups. Proc. Steklov Inst. Math., 2012, vol. 279, suppl. 1, pp. S43–S61. https://doi.org/10.1134/S0081543812090040

26.   Kondrat’ev A.S., Khramtsov I.V. The complete reducibility of some $GF(2)A_7$-modules. Proc. Steklov Inst. Math., 2013, vol. 283, suppl. 1, pp. S86–S90. https://doi.org/10.1134/S0081543813090083

27.   Kondrat’ev A.S., Khramtsov I.V. Letter to the editors. Trudy Inst. Mat. i Mekh. UrO RAN, 2022, vol. 28, no. 1, pp. 276–277. https://doi.org/10.21538/0134-4889-2022-28-1-276-277

28.   Lipschutz S., Shi W. Finite groups whose element orders do not exceed twenty. Progr. Nat. Sci., 2000, no. 1, pp. 13–23.

29.   Lucido M.S. The diameter of the prime graph of a finite group. J. Group Theory, 1999, vol. 2, pp. 157–172.

30.   Maslova N.V. On arithmetical properties and arithmetical characterizations of finite groups. arXiv:2401.04633v2 [math.GR]. https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.04633

31.   Maslova N.V., Panshin V.V., Staroletov A.M. On characterization by Gruenberg — Kegel graph of finite simple exceptional groups of Lie type. Eur. J. Math., 2023, vol. 9, art. no. 78. https://doi.org/10.1007/s40879-023-00672-7

32.   Mazurov V.D. Characterizations of finite groups by sets of orders of their elements. Algebra and Logic, 1997, vol. 36, no. 1, pp. 23–32. https://doi.org/10.1007/BF02671951

33.   Mazurov V.D. Recognition of finite groups by a set of orders of their elements. Algebra and Logic, 1998, vol. 37, no. 6, pp. 371–379. https://doi.org/10.1007/BF02671691

34.   Mazurov V.D. Recognition of finite simple groups $S_4(q)$ by their element orders. Algebra and Logic, 2002, vol. 41, no. 2, pp. 93–110. https://doi.org/10.1023/A:1015356614025

35.   Mazurov V.D. Unrecognizability by spectrum for a finite simple group $^3D_4(2)$. Algebra and Logic, 2013, vol. 52, no. 5, pp. 400–403. https://doi.org/10.1007/s10469-013-9252-7

36.   Mazurov V.D., Shi W. A note to the characterization of sporadic simple groups. Algebra Colloq., 1998, vol. 5, no. 3, pp. 285–288.

37.   Mazurov V.D., Xu M.C., Cao H.P. Recognition of finite simple groups $L_3(2^m)$ and $U_3(2^m)$  by their element orders. Algebra and Logic, 2000, vol. 39, no. 5, pp. 324–334. https://doi.org/10.1007/BF02681616

38.   Naoki Ch., Shi W. More on the set of element orders in finite groups. Northeast. Math. J., 1996, vol. 12, no. 3, p. 257–260.

39.   Praeger Ch.E., Shi W. A characterization of some alternating and symmetric groups. Commun. Algebra, 1994, vol. 22, no. 5, pp. 1507–1530. https://doi.org/10.1080/00927879408824920

40.   Shi W. A characteristic property of $PSL_2(7)$.  J. Austral. Math. Soc., 1984, vol. 36, no. 3, pp. 354–356.

41.   Shi W. A characterization of some projective special linear groups. J. Southwest-China Teachers Univ. (B), 1985, vol. 2, pp. 2–10.

42.   Shi W. A characteristic property of $A_5$.  J. Southwest-China Teach. Univ., 1986, vol. 3, pp. 11–14 (in Chinese).

43.   Shi W. A characteristic property of $A_8$.  Acta Math. Sin., New Ser., 1987, vol. 3, pp. 92–96.

44.   Shi W. A characteristic property of $J_1$ and $PSL_2(2^n)$.  Adv. Math., 1987, vol. 16, pp. 397–401.

45.   Shi W. On the simple $K_3$-groups. J. Southwest-China Teachers Univ. (N. S.), 1988, vol. 13, no. 1, pp. 1–4.

46.   Shi W. A characterization of the finite simple group $U_4(3)$. Analele Universităţii din Timişoara: Ser. ştiinţe matematice, 1992, vol. 30, no. 2–3, pp. 319–323.

47.   Shi W. A characterization of Suzuki’s simple groups. Proc. Amer. Math. Soc., 1992, vol. 114, no. 3, pp. 589–591.

48.   Shi W. The characterization of the sporadic simple groups by their element orders. Algebra Colloq., 1994, vol. 1, no. 2, pp. 159–166.

49.   Shi W., Li H.L. A characteristic property of $M_{12}$ and $PSU(6,2)$,  Acta Math. Sin., 1989, vol. 32, no. 6, pp. 758–764.

50.   Shi W., Tang C. A characterization of some orthogonal groups. Progr. Nat. Sci., 1997, vol. 7, no. 2, pp. 155–162.

51.   Staroletov A.M. On recognition of alternating groups by prime graph. Sib. Electr. Math. Rep., 2017, vol. 14, pp. 994–1010. https://doi.org/10.17377/semi.2017.14.084

52.   Thompson J. Finite groups with fixed-point-free automorphisms of prime order. Proc. National Acad. Sci. United States of America, 1959, vol. 45, no. 4, pp. 578–581.

53.   Tiep P.H., Zalesski A.E. Hall — Higman type theorems for exceptional groups of Lie type, I. J. Algebra, 2022, vol. 607, pp. 755–794.

54.   Tiep P.H., Zalesski A.E. Minimal polynomials of p-elements of finite groups of Lie type with cyclic Sylow p-subgroups. arXiv:2503.11542v1 [math.RT], 2025, 41 p. https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.11542

55.   Vasil’ev A.V. On recognition of all finite nonabelian simple groups with orders having prime divisors at most 13. Sib. Math. J., 2005, vol. 46, no. 2, pp. 246–253. https://doi.org/10.1007/s11202-005-0024-z

56.   Vasil’ev A.V., Gorshkov I.B. On recognition of finite simple groups with connected prime graph. Sib. Math. J., 2009, vol. 50, no. 2, pp. 233–238. https://doi.org/10.1007/s11202-009-0027-2

57.   Williams J.S. Prime graph components of finite groups. J. Algebra, 1981, vol. 69, no. 2, pp. 487–513. https://doi.org/10.1016/0021-8693(81)90218-0

58.   Zavarnitsin A.V. Recognition of alternating groups of degrees r + 1 and r + 2 for prime r and the group of degree 16 by their element order sets. Algebra and Logic, 2000, vol. 39, no. 6, pp. 370–377. https://doi.org/10.1023/A:1010218618414

59.   Zavarnitsin A.V. Finite simple groups with narrow prime spectrum. Sib. Electron. Mat. Rep., 2009, vol. 6, pp. 1–12.

60.   Zavarnitsin A.V., Mazurov V.D. Element orders in coverings of symmetric and alternating groups. Algebra and Logic, 1999, vol. 38, no. 3, pp. 159–170. https://doi.org/10.1007/BF02671740

61.   Zinov’eva M.R., Mazurov V.D. On finite groups with disconnected prime graph. Proc. Steklov Inst. Math., 2013, vol. 283, suppl. 1, pp. S139–S145. https://doi.org/10.1134/S0081543813090149

Received October 23, 2025

Revised November 23, 2025

Accepted November 24, 2025

Published online November 27, 2025

Funding Agency: The work is supported by Russian Science Foundation, project no. 24-11-00119, https://rscf.ru/en/project/24-11-00119/ .

Natalia Vladimirovna Maslova, Dr. Phys.-Math. Sci., Leading Research Fellow, Sobolev Institute of Mathematics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, 630090, Russia; N.N. Krasovskii Institute of Mathematics and Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Yekaterinburg, 620077 Russia, e-mail: butterson@mail.ru

Lev Gennadievich Nechitailo, Student, Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny, 141701 Russia, Research Intern, HSE University, 109028, Moscow, Russia,
e-mail: nechitailo.lev@gmail.com

Cite this article as: N.V. Maslova, L.G. Nechitailo. On recognition by Gruenberg–Kegel graph of finite nonabelian simple groups with orders having prime divisors at most 13. Trudy Instituta Matematiki i Mekhaniki UrO RAN, 2026, vol. 32, no. 1, pp. 131–145.

Русский

Н.В. Маслова, Л.Г. Нечитайло. О распознавании по графу Грюнберга–Кегеля конечных неабелевых простых групп, простые делители порядков которых не превосходят 13

Спектр конечной группы $G$ — это множество всех порядков элементов группы $G$. Граф Грюнберга—Кегеля (или граф простых чисел) $\Gamma(G)$  конечной группы G определяется следующим образом. Множество вершин $\Gamma(G)$ — это множество всех простых делителей порядка группы $G$. Два различных простых числа $p$ и $q$ смежны в $\Gamma(G)$  тогда и только тогда, когда в $G$ существует элемент порядка $pq$. Мы говорим, что задача распознавания по графу Грюнберга–Кегеля (соответственно, по спектру) решена для конечной группы, если известно число попарно неизоморфных конечных групп с тем же графом Грюнберга–Кегеля (соответственно, спектром), что и у изучаемой группы. В 2005 году А. В. Васильев завершил решение задачи распознавания по спектру для всех конечных неабелевых простых групп с порядками, имеющими простые делители, не превосходящие $13$. В данной работе завершается решение задачи распознавания по графу Грюнберга–Кегеля для этих групп.

Ключевые слова: конечная группа, простая группа, граф Грюнберга–Кегеля (граф простых чисел), распознаваемость