近世代数习题拓展
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近世代数试题及答案一、选择题(每题4分,共20分)1. 下列哪个选项不是群的性质?A. 封闭性B. 存在单位元C. 存在逆元D. 交换律答案:D2. 有限群的阶数为n,那么它的子群的个数至少为:A. nB. 1C. n-1D. n+1答案:B3. 以下哪个命题是正确的?A. 任意两个子群的交集仍然是子群B. 任意两个子群的并集仍然是子群C. 子群的子群仍然是子群D. 子群的补集仍然是子群答案:A4. 群G的阶数为n,那么它的元素的阶数不可能是:A. 1B. nC. 2D. n+1答案:D5. 以下哪个不是环的性质?A. 封闭性B. 交换律C. 分配律D. 结合律答案:B二、填空题(每题4分,共20分)1. 如果集合S上的二元运算*满足结合律,那么称S为________。
答案:半群2. 一个群G的所有子群的集合构成一个________。
答案:格3. 一个环R中,如果对于任意的a,b∈R,都有a+b=b+a,则称R为________。
答案:交换环4. 一个环R中,如果对于任意的a,b∈R,都有ab=ba,则称R为________。
答案:交换环5. 一个群G中,如果存在一个元素a,使得对于任意的g∈G,都有ag=ga=e,则称a为G的________。
答案:单位元三、简答题(每题10分,共30分)1. 请简述子群和正规子群的区别。
答案:子群是群G的非空子集H,满足H中的任意两个元素的乘积仍然在H中,并且H对于G的运算是封闭的。
正规子群是子群N,满足对于任意的g∈G和n∈N,都有gng^-1∈N。
2. 请解释什么是群的同态和同构。
答案:群的同态是两个群G和H之间的函数f,满足对于任意的g1,g2∈G,都有f(g1g2)=f(g1)f(g2)。
群的同构是同态,并且是双射,即存在逆映射。
3. 请解释什么是环的零因子和非零因子。
答案:在环R中,如果存在非零元素a和b,使得ab=0,则称a和b 为零因子。
如果环R中不存在零因子,则称R为无零因子环。
近世代数复习题及答案1. 群的定义是什么?请给出一个例子。
答案:群是一个集合G,配合一个运算*,满足以下四个条件:封闭性、结合律、单位元的存在性、逆元的存在性。
例如,整数集合Z在加法运算下构成一个群。
2. 什么是子群?如何判断一个子集是否为子群?答案:子群是群G的一个非空子集H,使得H中的元素在G的运算下满足群的四个条件。
判断一个子集是否为子群,需要验证它是否在群运算下封闭,是否包含单位元,以及每个元素是否有逆元。
3. 什么是正规子群?请给出一个例子。
答案:正规子群是群G的一个子群N,对于G中任意元素g和N中任意元素n,都有gng^-1属于N。
例如,整数集合Z在加法运算下的子群2Z(所有偶数的集合)是一个正规子群。
4. 什么是群的同态?请给出一个例子。
答案:群的同态是两个群G和H之间的函数φ,使得对于G中任意两个元素a和b,都有φ(a*b) = φ(a) * φ(b)。
例如,函数φ: Z → Z_2定义为φ(n) = n mod 2,是整数群Z到模2整数群Z_2的一个同态。
5. 什么是群的同构?请给出一个例子。
答案:群的同构是两个群G和H之间的双射同态。
这意味着G和H不仅满足相同的群运算规则,而且它们之间存在一一对应关系。
例如,群Z_3(模3整数群)和群{1, -1}在乘法下构成的群是同构的。
6. 什么是环?请给出一个例子。
答案:环是一个集合R,配合两个运算+和*,满足以下条件:(R, +)是一个交换群,(R, *)满足结合律,且乘法对加法满足分配律。
例如,整数集合Z在通常的加法和乘法运算下构成一个环。
7. 什么是理想?如何判断一个子集是否为理想?答案:理想是环R的一个子集I,满足以下条件:I在加法下封闭,对于R中任意元素r和I中任意元素i,都有ri和ir属于I。
判断一个子集是否为理想,需要验证它是否在加法下封闭,以及是否满足吸收性质。
8. 什么是环的同态?请给出一个例子。
答案:环的同态是两个环R和S之间的函数φ,使得对于R中任意两个元素a和b,都有φ(a+b) = φ(a) + φ(b)和φ(a*b) = φ(a) * φ(b)。
近世代数试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 以下哪个选项不是群的三个基本性质?A. 封闭性B. 存在单位元C. 存在逆元D. 交换律2. 在有限群中,以下哪个命题是正确的?A. 群的阶数等于群中元素的数量B. 群中每个元素的阶数都是群的阶数的因子C. 群中存在唯一的单位元D. 群中每个元素都有唯一的逆元3. 若一个群G是阿贝尔群,那么以下哪个性质一定成立?A. 群G中的任意两个元素都满足交换律B. 群G中存在唯一的单位元C. 群G中的每个元素都有唯一的逆元D. 群G的阶数是奇数4. 以下哪个不是环的基本性质?A. 环中加法满足交换律B. 环中加法满足结合律C. 环中加法存在单位元D. 环中加法和乘法都满足分配律二、填空题(每题5分,共20分)1. 一个群的阶数是______个元素的集合。
2. 群的单位元在群中具有唯一的______性质。
3. 阿贝尔群的元素满足______律。
4. 一个环的乘法如果满足交换律,则该环称为______环。
三、解答题(每题10分,共60分)1. 证明:若群G的阶为素数,则G是循环群。
2. 给定一个群G和一个子群H,证明:若H是G的正规子群,则G/H 是群。
3. 描述群同态的基本性质,并给出一个具体的例子。
4. 证明:若环R是整环,则R中每个非零元素都有逆元。
5. 给定一个环R和一个理想I,证明:若I是R的主理想,则R/I是域。
6. 描述环同构和群同构的区别,并给出一个具体的例子。
四、计算题(每题10分,共20分)1. 计算群Z_6(整数模6的加法群)的子群,并确定它们是否是正规子群。
2. 给定环Z[x](多项式环),计算理想(x^2+1)和(x-1)的和,并证明你的结论。
答案:一、选择题1. D2. B3. A4. A二、填空题1. 有限2. 唯一3. 交换4. 整三、解答题1. 略2. 略3. 略4. 略5. 略6. 略四、计算题1. 略2. 略。
近世代数习题解答5近世代数习题解答第五章扩域1 扩域、素域1. 证明:)(S F 的⼀切添加S 的有限⼦集于F 所得的⼦域的并集是⼀个域.证⼀切添加S 的有限⼦集于F 所得的⼦域的并集为∑ 1)若 ∑∈b a , 则⼀定有),,(2,1n F a ααα∈),,(2,1m F b βββ∈易知m n F b a βββααα,,,,,,(2121 ∈-但∑?),,,,,,(2121m n F βββααα从⽽∑∈-a b2)若,,∑∈b a 且0≠b 则 ),,,(21m F b βββ∈-从⽽有∑?∈-),,,,,,(21211m n F ab βββααα2单扩域1.令E 是域F 的⼀个扩域,⽽F a ∈证明 a 是F 上的⼀个代数元,并且证因0=-a a 故a 是F 上的代数元.其次,因F a ∈,故F a F ?)(易见F a F ?)(,从⽽F a F =)(2.令F 是有理数域.复数i 和112-+i i 在F 上的极⼩多项式各是什么? )(i F 与)112(-+i i F 是否同构?证易知复数i 在F 上的极⼩多项式为11 2,12-++i i x在F 上的极⼩多项式为252+-x x 因)112()(-+=i i F i F 故这两个域是同构的.3.详细证明,定理3中a 在域F 上的极⼩多项式是)(x p证令?是)(x F 中的所有适合条件0)(=a f 的多项式作成)(x f 的集合.1) ?是)(x F 的⼀个理想(ⅰ)若 ?∈)(),(x g x f 则0)(,0)(==a g a f因⽽0)()(=-a g a f 故??-)()(x g x fⅱ)若)(,)(x h x f ?∈是)(x F 的任⼀元那么0)()(=a f a h 则?∈)()(x f x h2)是⼀个主理想设 )(1x p 是?中a !的极⼩多项式那么,对?中任⼀)(x f 有)()()()(1x r x q x p x f +=这⾥0)(=x r 或r(x)的次数但)()()()(1x R a q a p a f +=因 )(,0)(1a p a f =0= 所以0)(=a r若 0)(≠x r 则与x p 1是a 的极⼩多项式⽭盾.故有 )()()(1x q x p x f = 因⽽)((1x p =?(3)因 p(a)=0 故p(x)?∈)()(1x p x P 因⼆者均不可约,所以有)()(1x ap x p =⼜)(),(1x p x p 的最⾼系数皆为1那么1=a这样就是)()(1x P x p =4.证明:定理3中的K a F =)(证设,K f ∈,则在定理3的证明中,'K K ?之下有.a x a x a f n n nn +++→------ 11但 ,x a → -→11a a 故必011a a a f n n n n ++=--αα这就是说)(αF k ? 因⽽K a F =)(3代数扩域1.令E 是域F 的⼀个代数扩域,⽽α是E 上的⼀个代数元,证明α是E 上的⼀个代数元证因为α是F 上的代数元所以n n e e e αα+++ 10⼜因为E 是F 的代数扩域,从⽽),,(10n e e e F 是F 的代数扩域,再有α是),,(10n e e e F 上的代数元,故),,(10n e e e F ()(αn n e e e e F ,,,,(110- )的有限扩域,由本节定理1,知 ),,,,,(110αn n e e e e F -是F 的有限扩域,因⽽是F 的代数扩域,从⽽a 是F 上的⼀个代数元.2.令F ,E 和L 是三个域,并且,假定⽽E 的元α在F 上的次数表⽰E L F ??,并且1),(=n m证明α在I 上的次数也是1证设r I I =:)((α因为 F I I ??)(α由本节定理1 rm F a I =):)(( 另⼀⽅⾯,因为F I F F :)(():)((αα仍由本节定理!!即有rm n但由题设知 1),(=n m 故 r n⼜α在I 上的次数是r ,因⽽其在I 上的极⼩多项式的次数是1α在I 上的次数是n ,因⽽其在F 上的极⼩多项式的次数是n 由于α在上的极⼩多项式能整除α在F 上的极⼩多项式所以n r ≤因⽽n r =3.令域!的特征不是2,E 是F 的扩域,并且4):(=F E证明存在⼀个满⾜条件E I F ??的E 的⼆次扩域F 的充分与必要条是:4):(=F E ,⽽α在F 上的极⼩多项式是b ax x ++24证充分性:由于α在F 上的极⼩多项式为b ax x ++24故F a ?2及)(22αF a ?因⽽1):)((2≠F a F 由本节定理1知:所以 2):)((2=F a F 这就是说,)(a F 是⼀个满⾜条件的的⼆次扩域必要性:由于存在I 满⾜条件E I F ??且为F 的⼆次扩域即2):1(=F 因此可得(2)1:(=E我们容易证明,当F 的特征不是2时,且则⽽!在!上的极⼩多项式是!同样 )(a I E =⽽β在f x -2上的极⼩多项式是这样 ,,2F f f ∈=βI i i ∈=,2α那么ββ22212122f f f f i ++=所以24i =α22221212ββf f f f ++=222212122ββf f f f ++=令12f a -= f f f b 2221-=同时可知b a ,均属于F 024=++∴b a αα由此容易得到0(a F E =4.令E 是域F 的⼀个有限扩域,那么总存在E 的有限个元m ααα ,,21使),,(21m F E ααα =证因为E 是F 的⼀个有限扩域,那么把E 看成F 上是向量空间时,则有⼀个基n ααα ,,21显然这时),,(21m F E ααα =5.令F 是有理数域,看添加复数于F 所得扩域")2,2(31311i F E = )2,2(31312wi F E = 证明6):(,2)2((131==F E F证易知!在!上的极⼩多项式是!即(3:)2(32=F F 同样312上的极⼩多项式是322324222?+-x x 即4))2((31;2=F E由此可得(12):(,6):(21==F F F E4多项式的分裂域1.证明:有理数域F 上多项式14+x 的分裂域是⼀个单扩域)(a F 其中a 是14+x 的⼀个根证 14+x 的4个根为2222,2222,2222,22223210i a i a ia i a --=+-=-=+=⼜a a a a a a -=-==--31211,;所以)(),,,(321a F a a a a F =2.令F 是有理数域,a x -3是F 上⼀个不可约多项式,⽽a 是a x -3 的⼀个根,证明)(a F 不是a x -3在F 上的分裂域.证由于a 是a x -3的⼀个根,则另外两个根是2,εεa a ,这⾥ε,2ε是12++x x 的根若)(a F 是a x -3的在H 上的分裂域那么)(,2a F a a ∈εε这样,就是)()(a F F F ??ε由3。
近世代数考试试题题库近世代数是一门研究代数结构的数学分支,它主要研究群、环、域等代数结构的性质和它们之间的关系。
以下是一份近世代数考试试题题库的示例内容:一、选择题1. 以下哪个不是群的公理?A. 单位元存在性B. 可逆性C. 交换律D. 结合律2. 一个集合G,配合一个二元运算*,若满足以下条件,则G是一个群:A. 存在单位元B. 每个元素都有逆元C. 运算满足结合律D. 所有上述条件3. 在群G中,若a属于G,a的阶是最小的正整数n,使得a^n等于单位元,那么a的阶是:A. 1B. nC. 0D. G的阶4. 以下哪个是有限群的拉格朗日定理的表述?A. 群的子群的阶总是群的阶的因子B. 群的子群的阶等于群的阶C. 群的子群的阶总是群的阶的倍数D. 群的阶总是其子群的阶的倍数5. 环R中,若存在单位元1,并且对于任意的a, b属于R,都有a*b=b*a,则R是一个:A. 群B. 域C. 交换环D. 模二、填空题6. 群的______性质保证了每个元素都有逆元。
7. 一个有单位元的结合环,如果其每个非零元素都有逆元,则这个环称为一个______。
8. 一个环的加法群是阿贝尔群,如果它的加法运算满足______律。
9. 一个环R中,如果a^2 = a对于所有a属于R,则R被称为______环。
10. 一个域的特征是2,这意味着域中1+1=______。
三、简答题11. 解释什么是子群,并给出一个不是子群的例子。
12. 描述拉格朗日定理,并说明它在群论中的重要性。
13. 什么是环的雅各比恒等式,并解释它在交换环中的意义。
14. 举例说明什么是有限域,并讨论它的性质。
15. 解释什么是主理想环,并讨论它与环的整性之间的关系。
四、证明题16. 证明:如果H是群G的一个子群,那么G/H的阶等于[G:H]。
17. 证明:任何群的子群都是阿贝尔的当且仅当该群本身是阿贝尔的。
18. 证明:如果R是一个有单位元的交换环,并且对于任意的a, b属于R,都有a*b = b*a,则R是一个域。
近世代数作业练习题第一次作业1、设A={x| x R, |x|5},B={x|x R, -6x<0}.求AB,AB,AB,BA。
2、设A,B是U的子集,规定A+B=(AB)(BA)。
证明:(1) A+B=B+A(2) A+=A(3) A+A=。
3、求下列集合的所有子集:(1) A={a, b, }(2) B={}(3) C={1}4、设f:AB和g:BC是映射,证明:(1) 如果f和g是单射,则gf是单射(2) 如果f和g是满射,则gf是满射(3) 如果gf是单射,则f是单射(4) 如果gf是满射,则g是满射.5、对于下面给出的整数集Z到整数集Z的映射f, g ,h:f: x3xg: x3x+1h: x3x+2(1) 计算fg, gf, gh, hg, fgh(2) 分别求f, g, h的一个左逆映射(3) 求f, g, h的一个共同的左逆映射(4) 求f, g的一个共同的左逆映射,但不是h的左逆映射。
6、设R是实数集合,在RR上规定二元关系“~”为:(a, b)~ (c, d)a+d=b+c证明“~”是R上的一个等价关系。
7、设A={a, b, c, d, e}, S={{a},{b},{c, d, e}},求A上的一个等价关系R,使A 在R下的分类恰为S。
8、设A={1,2,3,4},在幂集中规定二元关系“~”:S~TS与T所含元素个数相同证明“~”是上的一个等价关系,并写出商集/~。
第二次作业1、设G={(a, b)| a, b R, a0}, 规定G中元素运算:(a, b)(c, d)=(ac, bc+d)证明:G是一个群,但不是交换群。
2、设G={a, b, c},G的乘法表如下:a b ca ab cb a b cc a b c证明:(G,)是一个半群。
3、设G是群,证明:(1) 如果G的每一个元素a的逆元还是a本身,则G是交换群,举例说明反之不对。
(2) 如果G是非交换群,则存在元素a、bG, ab,并且它们均非单位元,使得ab=ba.4、在对称群中计算:(1 2 4 3)(3 5 4), (2 1 4 3)(1 3 2 4), (1 2 3 4 5)(1 2 3 4 5)5、设=(1 2 3 4 5 6),计算。
§1 第一章 基础知识1 判断题:1.1 设A 与B 都是非空集合,那么{}B A x x B A ∈∈=⋃x 且。
( )1.2 A ×B = B ×A ( )1.3 只要f 是A 到A 的一一映射,那么必有唯一的逆映射1-f。
( ) 1.4 如果ϕ是A 到A 的一一映射,则ϕ[ϕ(a)]=a 。
( )1.5 集合A 到B 的可逆映射一定是A 到B 的双射。
( )1.6 设A 、B 、D 都是非空集合,则B A ⨯到D 的每个映射都叫作二元运算。
( )1.7 在整数集Z 上,定义“ ”:a b=ab(a,b ∈Z),则“ ”是Z 的一个二元运算。
( )1.8 整数的整除关系是Z 的一个等价关系。
( )2填空题:2.1 若A={0,1} , 则A A= __________________________________。
2.2 设A = {1,2},B = {a ,b},则A ×B =_________________。
2.3 设={1,2,3} B={a,b},则A ⨯B=_______。
2.4 设A={1,2}, 则A A=_____________________。
2.5 设集合{}1,0,1-=A ;{}2,1=B ,则有=⨯A B 。
2.6 如果f 是A 与A 间的一一映射,a 是A 的一个元,则()[]=-a f f 1 。
2.7 设A ={a 1, a 2,…a 8},则A 上不同的二元运算共有 个。
2.8 设A 、B 是集合,| A |=| B |=3,则共可定义 个从A 到B 的映射,其中有 个单射,有 个满射,有 个双射。
2.9 设A 是n 元集,B 是m 元集,那么A 到B 的映射共有____________个.2.10 设A={a,b,c},则A 到A 的一一映射共有__________个.2.11 设A={a,b,c,d,e},则A 的一一变换共有______个.2.12 集合A 的元间的关系~叫做等价关系,如果~适合下列三个条件:_____________________________________________。
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载近世代数经典题与答案地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容1.设为整数加群, ,求解在 Z中的陪集有:, , ,, , 所以, .2、找出的所有子群。
解:S3显然有以下子群:本身;((1))={(1)};((12))={(12),(1)};((13))={(13),(1)};((23))={(23),(1)};((123))={(123),(132),(1)}若S3的一个子群H包含着两个循环置换,那么H含有(12),(13)这两个2-循环置换,那么H含有(12)(13)=(123),(123)(12)=(23),因而H=S3。
同理,若是S3的一个子群含有两个循环置换(21),(23)或(31),(32)。
这个子群也必然是S3。
用完全类似的方法,可以算出,若是S3的一个子群含有一个2-循环置换和一个3-循环置换,那么这个子群也必然是S3。
7.试求高斯整环的单位。
解设 () 为的单位, 则存在 , 使得 , 于是因为 , 所以 . 从而 , , 或 . 因此可能的单位只有显然它们都是的单位. 所以恰有四个单位:5.在中, 解下列线性方程组:解: 即 , .12. 试求的所有理想.解设为的任意理想, 则为的子环,则 , , 且 .对任意的 , , 有 ,从而由理想的定义知, 为的理想. 由此知, 的全部理想为且 .13、数域上的多项式环的理想是怎样的一个主理想。
解由于,所以,于是得。
14、在中, 求的全部根. 解共有16个元素: , , , , 将它们分别代入 ,可知共有下列4个元素, , , 为的根.20.设R为偶数环.证明:问:是否成立?N是由哪个偶数生成的主理想?解::故另外故总之有另方面,由于且而且实际上N是偶数环中由8生成的主理想,即,但是因此,.实际上是22、设,求关于的所有左陪集以及右陪集.解 , 的所有左陪集为:;;.的所有右陪集为:;;.1.在群中, 对任意 , 方程与都有唯一解.证明令 , 那么 , 故为方程的解。
§1 第一章基础知识1.1鉴定题:1.2设和所有是非空集合, 那么。
()1.3A×B = B×A ()1.4只要是到一一映射, 那么必有唯一逆映射。
()1.5假如ϕ是A到A一一映射,则ϕ[ϕ(a)]=a。
( )1.6集合A到B可逆映射一定是A到B双射。
()1.7设、、所有是非空集合, 则到每个映射所有叫作二元运算。
()1.8在整数集Z上, 定义“”:a b=ab(a,b∈Z), 则“”是Z一个二元运算。
()1.9整数整除关系是Z一个等价关系。
( )1.10填空题:1.11若A={0,1} , 则A⨯A= __________________________________。
1.12设A = {1, 2}, B = {a, b}, 则A×B =_________________。
1.13设={1,2,3} B={a,b},则A⨯B=_______。
1.14设A={1,2}, 则A⨯A=_____________________。
1.15设集合;, 则有。
1.16假如是和间一一映射, 是一个元, 则。
1.17设A ={a1, a2,…a8}, 则A上不同样二元运算共有个。
1.18设A、B是集合, | A |=| B |=3, 则共可定义个从A到B映射, 其中有个单射, 有个满射, 有个双射。
1.19设A是n元集, B是m元集, 那么A到B映射共有____________个.1.20设A={a,b,c},则A到A一一映射共有__________个.1.21设A={a,b,c,d,e}, 则A一一变换共有______个.1.22集合元间关系~叫做等价关系, 假如~适合下列三个条件: _____________________________________________。
1.23设 A ={a, b, c}, 那么A所有不同样等价关系个数为______________。
近世代数测试试卷(满分100)姓名 学号 分数一、判断题(对的打√,错的打×,共30分,每小题2分)1.设G 是群,则群G 的任意两个子群的并仍是群G 的子群。
( )2. 一个群G 同它的每个一个商群G N同态; ( ) 3.一个子群的右陪集的个数和左陪集的个数一定相等; ( )4.一个有限群G 的任一个元a 的阶都是整除G 的阶; ( )5.整数加群Z 是个无限循环群; ( )6.S(M)双射变换群关于变换的乘法作成一个群; ( )7.仅有集合A 的元间的一个等价关系不一定能确定A 的一个分类; ( )8.所有一一变换不一定作成一个变换群; ( )9.设G 为整数群,则G 对运算b a b a ⋅=作成一个群; ( )10.A R =,A 的代数运算是普通乘法,则映射2x x →为A 的自同构映射; ( )11.一个集合的所有一一变换可以作成一个变换群; ( )12.整数加群Z 是个无限循环群; ( )13.群G 的不变子群N 的不变子群M 必是G 的不变子群; ( ) 14 n 次单位根乘群n U 是一个n 阶循环群; ( )15.A={所有有理数},A 对于普通加法来说可以自同构; ( )二、填空题(共30分,每小题2分)1. 无限循环群一定和 同构;2. n 次对称群n S 的任意子群,都叫做一个n 次 置换群 ;3.设群G 中元素a 的阶为m ,如果e a n =,那么m 与n 存在整除关系为 ;4. G 是一个群,假定G 和G 对于它们的乘法来说 ,则G 是一个群;5.任何一个群都同一个 同构;6.素数阶有限群G 的子群个数等于 ;7.一个群G 的一个不空有限子集H 作为G 的一个子群的充分而且必要条件是 ;8.一个群G 的一个子群N 的陪集所作成的群叫做 ;9. 设G 是p 阶群,(p 是素数),则G 的生成元有 个;10.一个群G 的一个子群H 的 的个数叫做H 在G 里的指数;11. 含有n 元素的任意集合共有 个双射变换;12.如果群G 可由一个元素a 生成,则称G 为由a 生成的一个 ;13.以集合A 的所有子集为元素的集合为A 的幂集,记为()P A ,若集合A 含有n 个元素,则()P A = ;14.M 为实数集,运算23a b a b =+ (满足或不满足)结合律;15.设群G 中元素a 的阶是n ,则k a n =⇔ ;三、解答题(共40分,每小题8分)1. 设{}{}{}=1,2,A B D ==奇,偶,验证()1,2=12→:奇是一个A B ⨯到D 的代数运算。
68、设G 是一个群,H 是G 的一个子群,a 是G 中的一个n 阶元素。
证明:存在最小正整数m 使H a m ∈且m |n 。
证:由于|a|=n ,故.a H e n
∈=从而存在最小正整数m 使H a m ∈。
又令r,+=mq n m ≤≤r 0,则由于,G H ≤和H a m ∈,得.)()(H a a a a a q m q m n m q n r ∈=∙==---但m 是使H a m ∈的最小正整数,故必r=0,从而m |n 。
75、设H ,K 是群G 的两个子群。
证明:.KH HK G HK =⇔≤ 证:设,KH HK =则任取,HK x ∈令),(,H h K k kh x ∈∈=
由于,,G K G H ≤≤故,,11K k H h ∈∈--从而.)(1111HK k h kh x ∈==---- 又由于,,K KK H HH ==故,))(()()())((HK KK HH K HK H K KH H HK HK ====即HK 中任二元素之积仍属于HK 。
故.G HK
≤ 反之,设.G HK ≤任取,HK x ∈则,1HK x ∈-令),(,1K k H h hk x ∈∈=-于是
,)(111KH h k hk x ∈==---故.KH HK ⊆同理可证,HK KH ⊆因此,。
KH HK = 57、证明:交换群中所有有限价元素作成子群。
对非交换群如何? 证:设H 是由交换群G 中所有有限阶元作成的集合。
显然,H e ∈故H 非空。
又若,,H b a ∈设|a|=m ,|b|=n 。
因G 可交换,故,)a (,m e b n =】【从而。
H ab ∈又因|1-a |=|a|,故.1H a ∈-因此,.G H ≤
对非交换群一般不成立。
例如,Q 上全体2阶可逆方阵八成的乘
群中,易知⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=1021a ,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1031b 的阶有限,都是2,但易知其乘积b a 的阶却无限。
即其全体有限阶元素不能作成子群。
76、设G 是一个阶数大于2的群,且G 的每个元素都满足方程
.e 2=x 证明:G 必含有4阶子群。
证:证法1.由于G 中每个元素都满足方程.e 2=x 而e 的阶是1,
故G 中除e 外的元素的阶都是2,从而每个元素的逆元均为自身。
由于G 的阶大于2,在G 中任取,,,b a e b e a ≠≠≠则由上所述,ab b a ,,,e 是G 中4个不同的元素。
由于G 中每个元素都满足方程.e 2=x 所以G 是一个交换群,故},,,{ab b a e H =是G 的一个4阶子群。
证法2:在G 中任取,e a ≠则由于,2e a =故.},{G a e H ≤=又因G 的阶大于2,故在G 中存在元素,H b ∉而.},{G b e K ≤=又因G 是交换群,故.},,,{G ab b a e HK ≤=
106、证明:若群G 的n 阶子群只有一个,则此n 阶子群必是G 的正规子群。
证:设H 是群G 的一个n 阶子群,则对G 中任意元素1,a -aHa 也是G 的一个阶子群。
事实上,任取,,1-∈a H a y x 令),(,,211211H h h a ah y a ah x ∈==--则,)()(111
21112111-------∈=∙=aHa a h h a a ah a ah xy 故.1G aHa ∈- 又当21h h ≠时显然,1211--≠a ah a ah 故1-aHa 也是G 的一个n 阶子群。
但由题设,G 的n 阶子群只有一个,故)(,1G a H aHa ∈∀=-从而.G H 128、证明:对任何固定的正整数n ,互不同构的n 阶群只有有限个。
证:由ley C ay 定理知,任何n 阶群都同n 次对称群n S 的一个子群同
构,而n S 是!n 阶有限群,它只有有限个子群,故互不同构的n 阶群只有有限个。
11、设G 是群,,G H 且.m ]:[=H G 证明:对每个,G x ∈都有.H x m ∈ 证明:由于H 是G 的正规子群,因此有商群./H G 又因为.m ]:[=H G 所以./H G 的阶为.m 于是对任意的,G x ∈,)(H eH e xH H x m m ====因此.H x m ∈H
70、设G 是一个2n 阶交换群。
证明:如果是n 一个奇数,则G 有而且只有一个2阶子群。
(期中考试题)
证:显然,即要证G 有且仅有一个2阶元素。
由于阶数大于2的元素在G 中成对出现,而单位元e 的阶是1,又G 的阶是2n ,故G 中必有2阶元素,且有奇数个。
设a 是G 的一个2阶元素,则},{a e H =便是G 的一个2阶子群。
如果G 另有2阶元素,a b ≠则},{b e K =便是一个异于H 的子群。
由于G 是交换群,故},,,{e ab b a HK =是G 的一个4阶子群,于是由grange L a 定理知,|HK|︳|G|,即4|2n .这与n 是奇数矛盾。
故G 只能有一个2阶元素,即只能有一个2阶子群。
69、设H 是群G 的一个子群,,G a ∈又,,H a H a n m ∈∈其中n m ,是两个整数。
证明:若,1),(=n m ,则.H a ∈(期中考试题)
证:因为,1),(=n m 故存在整数t ,s 使.1=+nt ms 于是有.)()(t n s m nt m s a a a a ==+但是由题设,,H a H a n m ∈∈而H 是群G 的一个子群,故.)()(H a a a t n s m ∈=
58、试求出三次对称群)}132(),123(),23(),13(),12(),1{(3=S 的所有子群。
(期中考试题)
解:易知3S 的以下六个子集
3654321)},132(),123(),1{()},23(),1{()},13(),1{()},12(),1{()},1{(S H H H H H H ======对置换乘法都是封闭的,因此都是3S 的子群。
下证3S 仅有这六个子群。
设H 为3S 的任一非平凡子群,则由于H 的阶是3S 的阶的因数,
故只能H 的阶为2,3.
当H 的阶为2时,H 中除单位元)(1外,另一个元素只能是一个2
阶元。
但3S 的2阶元只有三个,即)),(),((231312,因此,H
只能是.432H H H ,,
当H 的阶为3时,由grange L a 定理知,H 中元素的阶必为3的因数,即只能是1或3,因此,此时H 中除单位元外,另两个元素
必定都是3阶元。
但3S 中的三阶元有且仅有两个,即
),)和((132123因此,此时只能5H H =
综上所述可知,3S 有且仅有以上六个子群。