R ENDICONTI
del
S EMINARIO M ATEMATICO
della
U NIVERSITÀ DI P ADOVA
A RTURO M ARONI
Sulla struttura e la costruzione delle serie di equivalenza incomplete, sopra una curva algebrica riducibile
Rendiconti del Seminario Matematico della Università di Padova, tome 5 (1934), p. 160-170
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SERIE DI EQUIVALENZA INCOMPLETE, SOPRA UNA CURVA ALGEBRICA RIDUCIBILE.
di ARTURO MARONI a
Cagliari
In
questa
nota si vuol mostrare come sonocostituite,
ecome si possono
costruire,
le serie diequivalenza incomplete, :appartenenti
ad una curvaalgebrica
riducibile(1).
1. -
Sopra
una curvaalgebrica
riducibiledi cui
Ci ,
siano lecomponenti irriducibili,
si abbiauna serie di
equivalenza g
laquale
subordini sullacomponente
(1)
La teoria delle serie di equivalenza sopra una curva algebrica ridu- .cibile, come è noto, è stata iniziata dal SEviiciti nella memoria : La serie canonica e la teoria delle serie principali di gruppi di punti sopra una8uperficie algebrica [Commentarii Mathematici Helvetici - Vol. 4 - 1932
Memoria A)]. La teoria è poi stata, dal SEVERI, ampiamente sviluppata nella
memoria : Un nuovo campo di ricerche nella geometria sopra una super-
e sopra una varietà algebrica : [Memorie R. Acc. d’ Italia. Classe di Scienze Fis. Mat. e Nat. - Voi. III - 1932 X (Memoria B)]. In quest’ ultima
memoria viene stabilito (v. n. 11) come è costituita, sopra una curva alge-
brica
riducibile,
una serie di equivalenza eomplcta, mediante il TEOREMAFONDAMENTALE : t Ogni serie di equivalenza completa, sopra una curva brica riducibile, è costituita da tutti i gruppi ottenuti associando gruppi
di serie lineari complete assegnate sopra talune componenti della curva ;
e soltanto da questi. Invece, come sia costituita una serie di equivalenza incompleta,, sopra una curva algebrica riducibile, non è stato finora esaminato.
Ch (h =1, 2,
.. ,t)
la serie lineare9" a (~).
Sarà evidentementen =
ni -~- n~ -~- ... -t- nr ;
]r ~ rl -~- r~ -~- ... -~- rt .
Per
semplicità
dilinguaggio giova
riferirsi ad una imma-gine,
in unospazio 8,,
della serieg; .
Taleimmagine
si ottiene considerando un sistema lineare associato E(8),
che sega lag~
sulla curva e riferendo
proiettivamente
le forme di 2agli iperpiani
di unS,..
Poichè Y. sega sulla curvaOh
la serieg::,
la
Oh
medesima viene trasformata birazionalmente in una curvadi ordine n~ ,
appartenente
ad unS,.h
sullaquale
O’ gli iperpiani
segano la serie Si hannocos , nell’ S,. , t spazi : Sri ,
5Srl ,
2 ...Srt ,
i cuiappartengono rispettivamente
lel ’l t
curve
C, C ,
...0’,
trasformate delleCi, C ,
...Ct .
Sullacurva
composta
~’" =C’ + 0’
+ ... +gli iperpiani
dell’S,
se-gano la serie
f. (4).
.Si intuisce che la struttura della
g~ dipende
dalla mutuaposizione degli spazi Sr~’ Sr2’ ... Srt ,
i cioè dalle dimensionidegli spazi
cuiquesti Srh appartengono presi
due adue,
tre atre ecc.
2. - Pensiamo la curva f scissa in due
parti :
r=Fi +~~;
essendo p. es.
rl = C, -~- C~ -~- ... -~- CL
eT~ = C~+ ~ -~- . · . -~- Ct .
Se la
g"
subordina sulla curvaFi
la serie diequivalenza (mi
=(2)
Supporremo 1; § per ogni h , perchè si può fare astrazione delle eventuali componenti della curva r, sulle quali lagn
non abbia punti varia-bili. Supporremo anche che nessuna delle serie
g"ji
abbia punti fissi.(3)
V. SEVERI - MemoriaB,
4.(4) Può avvenire che p. es. la serie
g;h
sia composta con una involu-zione di ordine p, . In tal caso la curva CA viene trasformata in una curva
Ch
dell’ ordine nh : 1-" la quale deve considerarsi come una curva multipla se-condo il numero p ed appartiene tuttavia ad uno spazio di dimensione rh . Nel caso che sia rh === 1, la Ch viene trasformata in una retta multipla secondo
il numero nh . Si osserverà che il presentarsi di questi fatti per una o
più delle serie subordinate dalla
g;
* sulle curve 01 , Ci , ... 0* , non alteraaffatto i successivi ragionamenti, i quali sono fondati solo sulla considerazione della dimensione
degli
spazi cui appartengono le curve~ ,
...C§ (prese
isolatamente) oppure le curve somma di alcune di esse.Il
=- nl -i- n.
-~- ... --f-
e sulla curva1-’2
la serieg£§
_-~- ...
-f - nt) ,
nellospazio S,.
la curvaI’; ,
trasformata dellaappartiene
ad un~,S’,.~ ;
e la curva11/
trasformata dellaIr,, appartiene
ad unS,. . Questi
duespazi,
ed appar-tenendo allo
spazio S,.
si segano in unSp ,
ovep = r’ + r" - r.
Si noti che sarà
ph 0 ,
dovendo esserer ~ r’ -~- r" .
Se
p = 0 (quindi r = r’ + r"),
unqualsiasi
di edun
qualsiasi Srll-1
diS’,.~~
sono contenuti in un di~~r (5) ;
il che vuol dire che un
qualunque
gruppo della serie è ag-gregabile (per
formare un. gruppo dellag ;)
ad unqualunque
gruppo della
g;, ;
-, equindi,
se le serieg::.
e sono com-plete,
anche lag;,
lo è.Se invece è
p > 0,
duegruppi ~’1
eO"’ rispettivamente
delle serie e
g:’;,
sonoaggregabili (6)
allora e solo allora che lospazio 8"’-1 segante
ilGli
sulla e lospazio ~5,.,. ,
1segante
ilG,
sullar.,
sono contenuti in un per il che è necessario e sufficiente che tali,5,.~_1
ed8,.11-1 contengano
uno stessoSp-i
dellospazio Sp .
Per ottenerei
gruppi
dellaaggregabili
ad ungenerico Gi
della,gn ~ ,
ba-sta
dunque
considerare1’ i perpiano
disegante
sullarí
ilgruppo
G~ ,
e determinare intersezione diquesto
con lo
spazio SP : gli
di5,.~~ passanti
per taleS’P_1
i se-gano sulla curva
F(
tutti e soli igruppi
dellaaggregabili
aldato
01.
In modoanalogo
si avrebbero igruppi
della ag-gregabili
ad un dato gruppoC~: ,
dellag"" .
Insostanza, ogni
dello
spazio è,
entro1’ ~S’,.~ , sostegno
di una stella di~5,.,_1,
ed entro1’ ~5,.~~ , sostegno
di una stella di8,,"-1: queste
due stelle segano,rispettivamente
sulle curveri
er~ ,
certe serie diequivalenza
e tali che ciascuna di esse è for- mata da tutti e soli igruppi aggregabili
ad unqualsiasi
gruppo d ell’ altra..(Sj
E in uno solo, ammenochè gli spazi ed non passinoentrambi per comune ad e ad ~S’,.~~ , nel qual caso per e per passano 1 iperpiani di Br .
per formare un gruppo della
3. - Gli dell’
passanti
per lospazio Sp ,
seganosulla curva
r;
una serie-~~:-;P-I,
laquale può
anche considerarsisegata,
sulla1~ , dagli passanti
per lospazio Srll. Questa
serie è
dunque
formata da tutti e soli igruppi
dellag~:~~’
ciascuno deiquali
èaggregabile
a tutti igruppi
della,g"~ . Analogamente,
entro la esiste unagmyP"’ (segata
sullar~ dagli 5,.,~_1 passanti
per lospazio Sp)
formata da tutti esoli i
gruppi
dellayr,~~ ,
ciascuno deiquali
èaggregabile
adogni
gruppo della..
Un gruppo della risultante dalla somma di un gruppo della
.q1°li~~~
con un gruppoqualunque
dellaI"
èsegato
sullacurva r da una forma del sistema associato E
passante
per lacurva
2 (o, più propriamente,
da una forma infinitamente vi- cina aquesta):
esso èdunque
gruppo eccezi,*onale di 1°specie (’~. Analogamente, ogni
gruppo che siottenga aggregando
un gruppo
qualunque
della con un gruppo della9;:;-P-1
èpure un gruppo eccezionale di
prima specie.
Adogni possibile spezzamento
della curva r in due curveparziali rl
e17,b ,
cor-rispondono dunque
due serie diequivalenza,
ciascuna di ordine :e di dimensione:
r 1 = r’ -~-- r" - p -1,
lequali gw
1 sono interamente costituite dagruppi
eccezionali diprima specie (~).
Viceversa,
sia G un gruppo eccezionale diprima specie per
la
9,, segata
sulla curva r dal sistema associato . Il gruppo G sipotrà
consideraresegato
sulla r da una forma Fài £ , passante
per una opiù
dellecomponenti
irriducibili della rstessa. Se diciamo
ri
la somma di questecomponenti
irriducibiliIl’
(1) V. SEVERI. Mem. B - n. 6.
(8) S’intende che taluna di queste
g,~
1 può anche mancare, perchè pos-sono per es. non esserci, entro la gruppi aggregabili a tutti i gruppi~
della Ciò avviene se lo spazio contiene lo nel quall
caso è r" = r ed r’ = p , e quindi mancano gli 8,1 passanti per 1’
Risulta allora : r’ - p -1= -1 . ,
per le
quali
passa laI’ ,
e1’s
la somma delle rimanenti compo- nenti irriducibili dellar ,
i si vede subito che (~’ èsegato
sullacurva r’ da un
iperpiano dell’S, passante
per lospazio S,, ,
cuiappartiene
la curvar; ,
trasformata dellaFi .
Ne segue che il gruppo G risulta dal sommare un gruppo della serie9::1,
su-bordinata dalla
g~
sullaFi,
con un gruppo della(snbordi-
nata dalla
gr,
sullar 2) aggregabile
a tutti igruppi
della Levarie
coppie
di serieg:-1
1formate,
come sopra si èvisto,
dagruppi
eccezionali diprima specie,
ecorrispondenti
a tutti ipossibili spezzamenti
in dueparti
della curvar ,
esaurisconodunque
tutti igruppi
eccezionali diprima specie appartenenti
alla
.9;.
Da
quanto
si è detto inquesto
n.O risulta che igruppi
ec-cezionali di
prima specie,
di una serie diequivalenza g; ,
sonosuscettibili della
seguente
definizione:Un gruppo
G ,
di una serie diequivalenza g’,
sopra unac2crva riducibile
r ,
è eccezionale diprima specie,
se laparte
di esso esistente su di una curva
r 2 (riducibile
oparte
della
r ,
i è un gruppoaygregabile
a tutti igruppi
della serie si,tbordinata dallag ;
sulla curva rimanentcri
- F -Questa
definizione è invariante per trasformazioni birazionali della curva, equindi indipendente
dal sistema lineare associatoZ ,
colquale
si supponga di segare la serie(9).
Q)
Ciò concorda con la proposizione ennunciata dal SEVERI(Memoria
Bn. 7) : ·c I gruppi eccexionali non son
gruppi
di natura essenxialmente diversa dai gruppigenerici
dellag; ,
considerata in sè stessa. Un gruppo eccexionale può mutar di specie o diventare non eccexionale, cangiando ilaistema lineare associato », la quale propopizione si riferisce (come è detto
nel seguito del citato n. 7) alle serie di equivalenza
g; ,
complete. E, in- fatti, se la serieg;
è completa, comunque si supponga la curva r scompostain due parti ~~ e ogni gruppo della serie che la
gn
subordina sulla ri è aggregabile ad ogni gruppo della serie che essa subordina sulla sicchè,secondo la definizione del testo, tutti i gruppi della
g~
sono eccezionali diprima specie. In relazione ad ogni sistema lineare associato S si hanno an-
cora, per ogni possibile scissione della r in due parti, due 1 formate da
gruppi eccezionali di prima specie ; ma (come risulterà in seguito : v. n. 6,
La
gÀ 1,
formata dagruppi
eccezionali diprima specie,
con-tenente
parzialmente ogni
gruppo della serieg~~
subordinata dallagn
sulla curvaparziale Fi,
si dirà brevemente : lag;-1
1 ec-cexionale relativa alla curva
rj.
4. - Anche i
gruppi
ecceziouali di 2aspecie
sono suscetti-bili di una definizione invariante.
È
facile provare che :1
gruppi
eccezionali di secondaspecie,
di una serie diequi- appartenente
ad una curva riducibiler ,
sono tutti esoli i
gruppi
comuni alle t 1 eccexionali relative alle compo- irriducibili,
...C’= ,
della T .Sia, infatti,
(~ un gruppo eccezionale di 2aspecie
per lag;2 segata,
sulla curvar ,
dal sistema lineare associato I. Per G passano allora infinite formedi ~ ,
sicchè esiste almeno unaforma di E
passante
per la curva0, (h =1, 2,
...t) .
Ciò vuoldire che il gruppo G
appartiene
allag ;
eccezionale relativa alla7~ ~ qualunque
sia h .Inversamente,
sia G un gruppodella g~
comune alle tg;~l
eccezionali relative alle curve
C,,
... Vi è allora unaforma, Fi , di £ , passante
per G e contenente la curvaCi ;
una,F~, passante
per (~ e contenente la curvaC~; ....
e una2~, passante
per G e contenente la curvaC, . Queste
formeFi,
F,,
... ,~t
non possono coincidere tutte in unasola,
altrimentivi sarebbe una forma di 22
passante
per l’interar ,
ciò chenon
avviene,
essendo E un sistema lineare associato allaDunque
vi sono almeno due distinte forme di E(e quindi
infi-nite) passanti
perG ,
il che prova che esso è un gruppo ecce- zionale di 2aspecie.
5. - Torniamo a considerare la curva ~ scissa nelle due
curve
(riducibili
ono) ri
er,,:
F =ri + ~". Supponiamo date,
sulle curve
r
~ e~!, rispettivamente
le serie diequivalenza
Oss. II) tali possono esser cambiate ad arbitrio, cambiando opportuna-
mente il sistema lineare associato. Invece ciò non avviene se la
gn
è incom- pleta../
gl e g" .
Vediamo come si possono costruire le serie diequi- valenza gi (n
= m1+ 11l1; r s: r’
+r") appartenenti
alla curvar ,
lequali
subordinano sullecomponenti rl
1 le date serie9~ e g
Essendo
p = r’ -~- r" r ,
assumiamo adarbitrio,
entro launa serie di
equivalenza
ed entro la una seooom1 m1 i n?2
rie di
equivalenza Consideriamo,
in unospazio S,.,,
lacurva
r~ (trasformata
dellar~) immagine
della serie e, inun la curva
r~ (trasformata
dellaf~), immagine
della serieg;"~ .
Sullar;
la saràsegata dagli iperpiani
di5,.,
pas-santi per un certo
~S’p ,
che indicheremo conA ;
e,analogamente,
sulla
r~
la serieg~~;-p-~
saràsegata dagli iperpiani
di8,."
pas- santi per un certo~S‘p ,
che indicheremo con B .Stabiliamo,
apiacere,
unaomografia
nonsingolare, S~ ,
fragli spazi
A e B .Infine,
diciamoaggre.f}abili
un gruppoG1
della seriel ed uno
G,
dellag;, ,
allorchègli iperpiani, degli spazi 5,.,
edS,." ,
che-segano il
(
e ilG, rispettivamente
sulle curveri
er’,
segano.inoltre
gli spazi A
e B incorrispondenti
per la fissataomografia
S~ . Proveremo che latotalità y
deigruppi
di n =,
punti,
ottenuti sommandogruppi aggregabili
delleserie e
g::; è,
sulla r, =r + r;,
una serie diequiva-
lenza g; (’°)
.Si
consideri, infatti,
unS,,
ed in esso siprendano
duéspazi 8,.,
edS,." segantisi
in unSp,
che indicheremo con C. Sta- biliamo unaomografia
nonsingolare,
fragli spazi
A eC ,
e~fra
gli spazi B
e C stabiliamol’omograf a Q-l. g.
Rife-riamo, poi, omograficamente, gli spazi l’C)r’
ed,5,., ,
in modo chegli spazi
A. e C sicorrispondano
e fra essi venga subordinatal’omografia
e riferiamoomograficamente gli spazi 8,."
ed8,.,,.
(lo) Ciò risulterebbe immediatamente osservando che la serie Y è razio-
nale ed involutoria (V. SEVERI - Mem. B, n. 13). La dimostrazione del testo-
ha, però, il
vantaggio
di fornire un sistema lineare associato che sega laserie; inoltre essa ricorre a concetti meno elevati.
in modo che si
corrispondano gli spazi
B e C e che fra essivenga subordinata
1’ omografia 8:.
La curvar,
verrà allora tras-formata in una curva
r~
diBr1,
e laré
in unaT,
di8,.".
Duegruppi,
uno dellag~
1 ed uno dellag::;,
iquali
siano aggrega-bili,
nel senso sopradichiarato,
vengono trasformati ingruppi
se-gati rispettivamente
sulle curveri
er,
da uniperpiano
di eda un
iperpiano
di8,.,~;
equesti iperpiani
debbono incontrare lospazio
C in duecorrispondenti
nell’omografia : 9 . 9, .
Ma
questa omografia
è 1’ identità(£!ï1. £!. 91=911. 8.8-’.~=!);
dunque quei
dueiperpiani
incontrano lospazio
C nel mede-simo
Sp
i eperciò appartengono
ad unspazio
di dimensione :- r’- 1 + r" -1(p -1 )
=r -1 ;
ossiaappartengono
ad uniperpiano
di5,..
Viceversa, ogni iperpiano
diS,.
segagli spazi Sr1
edSrll rispettivamente in
un in un uscenti dallo stessoSp_i
dello
spazio
C :perciò
un taleiperpiano
sega le curveFi
er,
ingruppi
trasformati di duegruppi aggregabili
delle seriee
g,»" ,
equindi
sega la curva 1’ in un gruppo trasformato diun gruppo della
serie y . Questa
serie èdunque,
sulla curva rla
trasformata,
per unacorrispondenza birazionale,
della seriedi
equivalenza gi segata dagli iperpiani
diBr
sulla curvar ;
eperciò
è essa stessa una serie diequivalenza,
c. v. d. Gliiper- piani
diSr
formano un sistema lineare associato che sega la serie.È poi
evidente che laserie y subordina,
sulle curve~~
e~’
le date seriegml
eg~ .
Si noti
che,
mediante la costruzioneindicata,
sipuò
otte-nere una
qualsiasi
serie diequivalenza g; ,
laquale
subordinisulle curve
~
1 eF,
le date serieg"1
egn~ . Infatti,
si faccia(come
al n.o1) l’immagine
inun S,.
di una talegÀ ,
Alla curvaFi
l verrà acorrispondere
una curva~-~ appartenente
ad un~5,.,
di
Sr ,
e allar,
unaf2 appartenente
ad un diSr;
egli spazi
ed si intersecherannQ in unospazio
C di dimen-sione p = r’ + r" - 7-. Riferendo
omograficamente
lospazio ~S’,.,
ad un
qualsiasi S,1,
e lospazio
ad unS,.,, ,
si vede senzadiflicoltà che la
gn
viene ad ottenersi nel modo che è stato in- dicato.6. - Osservazione Z. - Per costruire una sulla curva
Il = + nel modo che si è detto al n?
5,
abbianlo vistoche,
date le serie eg::; (rispettivamente
sulle curve~~
si possono
poi
dare ad arbitrio : una serie contenuta to- talmente entro la,
ed una serie contenuta totalmen-te entro la
(p
= r’+
r" -r) .
Ora si osserviche,
per la de- finizione ivi data digruppi aggregabili,
la risulta for-mata da tutti e soli i
gruppi
della serieg::1’
ciascuno deiquali
è
aggregabile
adogni
gruppo dellagn~ ; sicchè,
il dare ad ar-bitrio la entro la
equivale
a dare la eccezionale(della
relativa alla curvaFi
l(v.
n.~) ;
edanalogamente,
ildare la
g;’n~ P"1
entro la~ , equivale
a dare la 1 eccezionale relativa alla curvar~ .
Si notiche,
data per es. la eccezio- nale relativa alla curvaf ~,
resta anche determinata la0’:.1
chela
gn
deve subordinare sulla~~, perchè
talegml
è subordinata sullaf~
anche dallagn 1.
Sipuò dunque
affermare che :Per costruire una serie di sulla curva ri- ducibile r =
rl +~~,
si possono dare ad arbitrio le due 1 eccexionali relative alle curve~~
e~~ poi,
ancoraarbitraria una
omogra fia
nonsingolare, 8,
da stabilirsifra
due
spaxi di
dimensionep=r~-(-r~2013r~
e.qsendo r’ la dimen- della serie che lagR"1
alla~
l subordina sullarl
l( 11) Beninteso, queste due
gn
1 possono essere date ad arbitrio purchésoddisfacenti alle seguenti condizione : 1) le serie che le due
g;-1
1 subor-dinano sulla curva ri (e cos quelle che subordinato sulla ~~) si debbono appartenere; 2) ciascuna delle due
g;
1 deve risultare dall’aggregare in tuttii modi
possibili,
un gruppo della serie subordinata sulla r~ con uno diquella subordinata sulla 3) la differenza fra le dimensioni delle serie che le due subordinano sulla r~ , deve uguagliare la differenza delle dimen- sioni delle serie che esse subordinano sulla ~2 .
stessa, e r" la dimensione della serie che la
g:;-1
relativa allaF,
subordina suquesta
curva.Osservazione II. - Se p = 0
(r
-= r’+ r") , gli spazi
Ae B
(v.
n.o5)
si riducono a duepunti.
In tal caso,ogni
gruppo della 1 deve
riguardarsi
comeaggregabile
adogni
grup-po della
g n~ ; perciò
lagri
che si viene a costruire è sempre lastessa comunque si
prendano
ipunti A
e B entrogli spazi 5,.,
ed
8,.",
cioè comunque si diano leg"i
eccezionali relative allecurve
Fi
e~~.
Ma datequeste
1(cioè
dati ipunti A
e Bnei
rispettivi spazi)
il sistema lineare associato allagn
che siviene a costruire
(formato dagli iperpiani
dellospazio S,)
è taleche, rispetto
ad esso, lag ;
ha pergruppi
eccezionali diprima specie, quelli
delle dateg;-1 .
Se, invece,
èp > 0 ,
cambiando laposizione degli spazi A
e
B, rispettivamente
entro 1’Sr,
e 1’ cioè cambiando le eccezionali relative alle- curver,
eF, ,
si viene a cambiare ilmodo di aggregare i
gruppi
della I conquelli
dellagr." , 2
eperciò
si vengono a costruire serie~
differentiCI).
7. -
È chiaro,
ora, come si debbaprocedere,
percostruire,
sulla curva r =
Ci
+0% + ... + C,,
una serie diequivalenza
laquale
subordini sulle curve irriducibiliCi, C,,
...C, rispettivamente
certe date serie lineari : ...
gij (n
-- n,-~- n~
+... + n,).
Si comincerà col costruire sulla curva
F,
=Ci -~- e.,
nelmodo indicato al n.°
5,
una serie diequivalenza ,qil’, ,
laquale
subordini sulle curve
CI
eO. rispettivamente
le seriegni
eg~ ,
Sia:
Poi si
costruirà,
sempre come al n.°5,
sulla curvar a = r 2 + C~
(= Ci
-j-C, -E-
una serie diequivalenza
laquale
su-bordini sull a
r,
la serieg’:~-~-~~’J già costruita,
e sullaC,
la(12)
Si confronti con la nota (9).Sia:
Cos si
seguiterà
finchè siano esaurite le curveCi , C, , ... C,.
L’ultima costruzione
riguarderà
unag;(~)
sulla curvala
quale
serie dovrà subordinare sulla la serieprecedente-
mente costruita :
g it.~~ ",+~,t_1 , e
sullaC,
lag;:.
Dovràrisul- ~
tare :
I numeri interi assoluti ... Pt-l
potranno
essere as-sunti ad
arbitrio, purchè
soddisfacenti alledisuguaglianze
indi-cate entro le
parentesi,
edall’uguaglianza (conseguenza
delleuguaglianze
successivamentescritte) :
Questi
numeri p dovrannoprendersi
tuttiuguali
a zero allora esolo allora che sia r = T~ -~- ...
+
r= , nelqual
caso igruppi
della
g ;
si otterrannoaggregando,
in tutti i modipossibili,
ungruppo della con uno della ... e con uno della In