Algorithmic decidability of Engel's property for automaton groups

We consider decidability problems associated with Engel's identity ($[\cdots[[x,y],y],\dots,y]=1$ for a long enough commutator sequence) in groups generated by an automaton. We give a partial algorithm that decides, given $x,y$, whether an Engel identity is satisfied. It succeeds, importantly, in proving that Grigorchuk's $2$-group is not Engel. We consider next the problem of recognizing Engel elements, namely elements $y$ such that the map $x\mapsto[x,y]$ attracts to $\{1\}$. Although this problem seems intractable in general, we prove that it is decidable for Grigorchuk's group: Engel elements are precisely those of order at most $2$. Our computations were implemented using the package FR within the computer algebra system GAP

Grupos com automorfismos cujos pontos fixos são Engel

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, 2018.Sejam q um número primo e A um adequado q-grupo abeliano elementar agindo coprimamente sobre um grupo nito ou pro nito G. Mostramos que se para cada a 2 A# os elementos nos centralizadores CG(a) satisfazem alguma condição de Engel, então o grupo todo G satisfaz uma condição de Engel similar. Mais precisamente, obtivemos os seguintes resultados. Sejam q um número primo, n um inteiro positivo e A um grupo abeliano elementar de ordem q2. Suponha que A age coprimamente sobre um grupo nito G e assuma que todo elemento em CG(a) é n-Engel em G para cada a 2 A#. Então G é k-Engel para algum inteiro positivo fn; qg-limitado k. Sejam q um número primo, n um inteiro positivo e A um grupo abeliano elementar de ordem q3. Suponha que A age coprimamente sobre um grupo nito G e assuma que o centralizador CG(a) é n-Engel para cada a 2 A#. Então G é k-Engel para algum inteiro positivo fn; qg-limitado k Uma versão pro nita não quantitativa do primeiro resultado também foi obtida.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Let q be a prime and A an elementary abelian q-group acting coprimely on a nite or pro nite group G. We show that if for all a 2 A# the elements in centralizers CG(a) satisfy some natural Engel condition, then the whole group G satis es similar condition. More precisely, the following results are obtained. Let q be a prime, n a positive integer and A an elementary abelian group of order q2. Suppose that A acts coprimely on a nite group G and assume that for each a 2 A# every element of CG(a) is n-Engel in G. Then the group G is k-Engel for some fn; qg-bounded number k. Let q be a prime, n a positive integer and A an elementary abelian group of order q3. Suppose that A acts coprimely on a nite group G and assume that for each a 2 A# the centralizer CG(a) is n-Engel. Then the group G is k-Engel for some fn; qg-bounded number k. A pro nite non-quantitative version of the rst result is also obtained