离散数学复习提纲(代数系统)
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离散数学复习提纲(代数系统)
1.(1) 相等关系显然是所有代数结构上的同余关系. 同余关系是相等关系的推广。
(2) 同余关系也是模k相等关系(数论中也称模k同余关系)的推广。可证模k相等关系是如上定义的关于整数加、乘运算的同余关系。
设整数x,y,u,v满足x=y(mod k), u=v(mod k),那么x – y = nk,u – v = mk(n,m为整数),于是
(x+u) – (y+v) = (n+m)k
故x+u = y+v(mod k)。
为证 xu=yv(mod k),将 x = y+nk与u = v+mk两边分别相乘,于是有
xu – yv = ymk+vnk+nmk2
xu – yv = (ym+vn+nmk)k
由于ym+vn+nmk 为整数,xu=yv(mod k)得证。
模k相等关系关于减运算和一元减运算(添负号运算)也是同余关系,请读者自行验证。
2.设
证 先证充分性.
设 ak = e,k整除n,那么n = kr(r为整数),因为ak = e,所以an = akr = (ak )r =
e r = e 。
再证必要性.
设 an = e,n = mk+ r,其中m为n除以 k的商,r为余数,因此0≤ r<k 。于是
e=an=amk+r=amkar=ar
因此,由k的最小性得r = 0,k整除n .
3.有限群G的每个元素都有有限阶,且其阶数不超过群G的阶数 G .
证 设a为G的任一元素,考虑 e = a0 ,a1 ,a2 , … ,a│G│
这 G +1个G中元素.由于G中只有 G 个元素,因此它们中至少有两个是同一元素,不妨设
ar = as (0 ≤ r < s ≤ G )
于是as-r = e,因此a有有限阶,且其阶数至多是s-r,不超过群G的阶数 G .
4.设
证 只要证 a具有阶n当且仅当a-1具有阶n 。由于逆元是相互的,即(a-1)-1=a,同此只需证:当a具有阶n时,a-1 也具有阶n 。
设a的阶是n,a-1的阶是m 。由于(a-1)n=(an)-1=e -1= e
故m≤n 。又因为a m=((a-1)m)-1= e -1= e
故n≤m 。因此,n=m 。
5.设
(l)G的么元eH .
(2)若a,bH ,则abH .
(3)若aH,则a-1H.
证 先证必要性.
设H为子群.那么(2)是显然的(因H为子代数).为证(l),设
充分性是明显的.事实上只要条件(2),(3)便可使
显然,对任何群G , <{e},>及
6. (1)为循环群,1或(-l)为其生成元 .
(2)令 A ={2i iI},那么(·为数乘 )是循环群 ,2是生成元.
(3)
7.循环群的子群都是循环群.
证 设
(1)若H={e},显然H为循环群.
(2)若H{e},那么H中有gi(i0).由于H为子群,H中必还有g-i .因此,不失一般性,可设i为正整数,并且它是H中元素的最小正整数指数.现证H为gi生成的循环群.
设gj为H中任一元素.令j=mi+r,其中m为i除j的商,r为剩余,0≤r<i.于是
gj = gmi+r=gmigr
gr= g-migj
由于gj, g-miH,(因gmiH),故grH,根据i的最小性,r= 0,从而 gj = gmi = (gi)m, H为循环群
8.(1)有循环子群:
<{0}, +> ,<{0,2,-2,4,-4 ,…}, +> ,<{0,3,-3,6,-6, …}, +> ,
<{0,4,-4,8,-8, …}, +>,
(2)
<{0}, +6 > ,<{0,2,4},+6> ,<{0,3},+6> ,
9.有限群举例(四阶以内)
课后习题:
p178:1,2
p184:1,2,3
p190:1,3,5,6
p196:1,2,3,4,5
p200:1,2,3,5
p208:2,3,5,7,8
p221:1,2,4,6,8,10,11
p228:1,2,3,4,7