如何证明亚循环群的存在性?

如题所述

亚循环群的存在性可以通过构造法来证明。


首先,我们需要明确什么是亚循环群。在群论中,一个群G被称为循环群,如果存在一个元素a∈G,使得对于所有的g∈G,都有g^n=e(其中e是群的单位元,n是任意正整数)。如果存在一个子群H,满足上述条件,并且H不等于整个群G,那么我们就称H为G的一个亚循环子群。


证明亚循环群的存在性的步骤如下:


1.选择一个非空子集S,并定义运算“·”为集合的对称差,即a·b=a-b。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


2.定义运算“*”为集合的笛卡尔积,即a*b={(a,b),(b,a)}。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


3.定义运算“^”为集合的幂集,即a^b={x|x∈S且存在k∈N使得x=a*...*a(k个a)}。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


4.定义运算“→”为集合的逆元,即a→b={x|x∈S且存在k∈N使得x=a*...*a(k个a)}。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


5.定义运算“_”为集合的逆元,即a_b={x|x∈S且存在k∈N使得x=a*...*a(k个a)}。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


6.定义运算“_”为集合的对称差,即a_b=a-b。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


7.定义运算“∪”为集合的并集,即a∪b=a+b。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


8.定义运算“∩”为集合的交集,即a∩b=a+b。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


9.定义运算“-”为集合的差集,即a-b=a+b。显然,这个运算满足封闭性、结合律和单位元存在性。


10.定义运算“/”为集合的等价关系,即a/b表示集合{x|x∈S且x与y等价}。显然,这个运算满足自反性、对称性和传递性。


通过以上步骤,我们构造了一个具有多种运算的集合S。由于这些运算满足群的所有性质,所以S本身就是一个群。而S中的任何一个子集都可以通过这些运算得到一个子群,因此S是一个亚循环群。这就证明了亚循环群的存在性。

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