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?/p>

 

?/p>

 

?/p>

 

 

4.1.

 

若群

G

的元?/p>

a

均可表示为某一元素

x

的幂,即

a

 

= 

x

m

,则称这个群为循环群。若群的

元素交换律成立,?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

满足

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

b

?/p>

a

 

则称这个群为阿贝?/p>

(Abel)

群,试证明所有的循环群都是阿贝尔群?/p>

 

[

?/p>

].

设循环群

(

G

, 

?/p>

)

的生成元?/p>

x

0

?/p>

G

 

?/p>

于是?/p>

对任何元?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

?/p>

?/p>

m

?/p>

n

?/p>

N

?/p>

使得

a

= 

x

0

m

 ,

 

b

= 

x

0

n

 ,

从?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

x

0

m

 

?/p>

 

x

0

n 

= 

x

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m

 +

n 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

x

0

n

 +

m 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

x

0

n

 

?/p>

 

x

0

m

 

 

 

(

指数?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

b

?/p>

a 

 

?/p>

 

?/p>

 

运算满足交换律;?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是交换群?/p>

 

 

 

4.2.

 

?/p>

x

是群

G

的一个元素,存在一个最小的正整?/p>

m

?/p>

?/p>

x

m

=

e

,则?/p>

m

?/p>

x

的阶?/p>

试证?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

} 

?/p>

G

的一个子群?/p>

 

[

?/p>

].(1)

非空?/p>

C 



:因?/p>

?/p>

e

?/p>

G

?/p>

 

(2)

包含?/p>

C

?/p>

G

:因?/p>

x

 

?/p>

G

,根据群

G

的封闭性,可知

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

,

 

(

x

m

=)

e

?/p>

G

,故

C

?/p>

G

?/p>

 

(3)

封闭?/p>

?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

C

?/p>

 a 

?/p>

 

b

 

?/p>

C

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 a 

, 

b

 

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C

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?/p>

k

?/p>

l

?/p>

N 

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k

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m

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0

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l

<

m

)

?/p>

?/p>

a 

=

 x

k

 

, 

b

 =

 x

l

?/p>

从?/p>

 

a 

?/p>

 

b 

= 

x

k

 

?/p>

 x

l 

=

 x

(

k

+

l

) mod

 m

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C

 

 

(

因为

0 

?/p>

 (

k

+

l

) mod

 m

 < 

m

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?/p>

 

(4)

有逆元

?/p>

a 

?/p>

C

?/p>

 a 

-1

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C

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 a 

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C

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k

 

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N 

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k

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=

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k

 

, 

从?/p>

 

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-1

 

= 

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C

 

 

 

 

(

因为

0 

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m

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k

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m

) 

?/p>

 

综合

(1) (2) (3) (4)

,可?/p>

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群?/p>

 

 

 

4.3.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的有限群,则

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

[

?/p>

].

对任一元素

x

?/p>

G

,设其阶?/p>

m

,并?/p>

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

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,

x

m

-1

}

,则由习?/p>

4.2.

可知

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群,故具有包含?/p>

C

?/p>

G

。因此有

 

m

 = |

C

| 

?/p>

 |

 G

 | = 

n

 

 

 

 

所以群

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

 

4.4.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的循环群,求?/p>

G

的母元素的数目,?/p>

G

的元素可以表示成

a

的幂?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

,

a

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, 

?/p>

,

a

n

 

的元?/p>

a

的数目?/p>

 

[

?/p>

].

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是循环群?/p>

a

是其一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

a

的阶?/p>

n

(

也是

G

的阶

)

,则

 

G

 ={

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

(=

e

) }

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(1).

我们来证:对任何自然?/p>

r

 

?/p>

N 

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r

<

n

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(

r

,

n

) = 1)

,元?/p>

a

r

?/p>

G

都是

G

的一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

 

为此,只需?/p>

a

r

的阶?/p>

n

即可?/p>

 

首先?/p>

?/p>

a

r

的阶?/p>

k

?/p>

因此?/p>

a

r

?/p>

k 

= (

a

r

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k

 

= 

e

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由于

a

的阶?/p>

n

?/p>

故根据引?/p>

*

可得

n 

| 

r

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k 

?/p>

已知

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r

<

n

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(

r

,

n

) = 1

,因此只能有

n 

| 

k

,所?/p>

n 

?/p>

 

k

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其次?/p>

 

(

a

r

)

n

 

= 

a

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n

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

a

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r 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

)

 

=(

a

n

)

r 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

) 

= 

e

r 

= 

e 

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因而,?/p>

k

是元?/p>

a

r

的阶,具有最小性,所?/p>

k 

?/p>

 

n

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4.1.

 

若群

G

的元?/p>

a

均可表示为某一元素

x

的幂,即

a

 

= 

x

m

,则称这个群为循环群。若群的

元素交换律成立,?/p>

a 

, 

b

 

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G

满足

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

b

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a

 

则称这个群为阿贝?/p>

(Abel)

群,试证明所有的循环群都是阿贝尔群?/p>

 

[

?/p>

].

设循环群

(

G

, 

?/p>

)

的生成元?/p>

x

0

?/p>

G

 

?/p>

于是?/p>

对任何元?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

?/p>

?/p>

m

?/p>

n

?/p>

N

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使得

a

= 

x

0

m

 ,

 

b

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x

0

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 ,

从?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

x

0

m

 

?/p>

 

x

0

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= 

x

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m

 +

n 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

x

0

n

 +

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(

数的加法交换?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

x

0

n

 

?/p>

 

x

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m

 

 

 

(

指数?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

b

?/p>

a 

 

?/p>

 

?/p>

 

运算满足交换律;?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是交换群?/p>

 

 

 

4.2.

 

?/p>

x

是群

G

的一个元素,存在一个最小的正整?/p>

m

?/p>

?/p>

x

m

=

e

,则?/p>

m

?/p>

x

的阶?/p>

试证?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

} 

?/p>

G

的一个子群?/p>

 

[

?/p>

].(1)

非空?/p>

C 



:因?/p>

?/p>

e

?/p>

G

?/p>

 

(2)

包含?/p>

C

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G

:因?/p>

x

 

?/p>

G

,根据群

G

的封闭性,可知

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

,

 

(

x

m

=)

e

?/p>

G

,故

C

?/p>

G

?/p>

 

(3)

封闭?/p>

?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

C

?/p>

 a 

?/p>

 

b

 

?/p>

C

?/p>

?/p>

 a 

, 

b

 

?/p>

C

?/p>

?/p>

k

?/p>

l

?/p>

N 

(0

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k

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m

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0

?/p>

 

l

<

m

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?/p>

?/p>

a 

=

 x

k

 

, 

b

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 x

l

?/p>

从?/p>

 

a 

?/p>

 

b 

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x

k

 

?/p>

 x

l 

=

 x

(

k

+

l

) mod

 m

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C

 

 

(

因为

0 

?/p>

 (

k

+

l

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 m

 < 

m

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?/p>

 

(4)

有逆元

?/p>

a 

?/p>

C

?/p>

 a 

-1

?/p>

C

?/p>

?/p>

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C

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k

 

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N 

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k

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=

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k

 

, 

从?/p>

 

a 

-1

 

= 

x

m

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C

 

 

 

 

(

因为

0 

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m

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k

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m

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?/p>

 

综合

(1) (2) (3) (4)

,可?/p>

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群?/p>

 

 

 

4.3.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的有限群,则

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

[

?/p>

].

对任一元素

x

?/p>

G

,设其阶?/p>

m

,并?/p>

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

}

,则由习?/p>

4.2.

可知

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群,故具有包含?/p>

C

?/p>

G

。因此有

 

m

 = |

C

| 

?/p>

 |

 G

 | = 

n

 

 

 

 

所以群

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

 

4.4.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的循环群,求?/p>

G

的母元素的数目,?/p>

G

的元素可以表示成

a

的幂?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

 

的元?/p>

a

的数目?/p>

 

[

?/p>

].

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是循环群?/p>

a

是其一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

a

的阶?/p>

n

(

也是

G

的阶

)

,则

 

G

 ={

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

(=

e

) }

?/p>

 

(1).

我们来证:对任何自然?/p>

r

 

?/p>

N 

(0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1)

,元?/p>

a

r

?/p>

G

都是

G

的一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

 

为此,只需?/p>

a

r

的阶?/p>

n

即可?/p>

 

首先?/p>

?/p>

a

r

的阶?/p>

k

?/p>

因此?/p>

a

r

?/p>

k 

= (

a

r

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k

 

= 

e

?/p>

由于

a

的阶?/p>

n

?/p>

故根据引?/p>

*

可得

n 

| 

r

?/p>

k 

?/p>

已知

0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1

,因此只能有

n 

| 

k

,所?/p>

n 

?/p>

 

k

?/p>

 

其次?/p>

 

(

a

r

)

n

 

= 

a

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n

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

a

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r 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

)

 

=(

a

n

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r 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

) 

= 

e

r 

= 

e 

?/p>

 

因而,?/p>

k

是元?/p>

a

r

的阶,具有最小性,所?/p>

k 

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n

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4.1.

 

若群

G

的元?/p>

a

均可表示为某一元素

x

的幂,即

a

 

= 

x

m

,则称这个群为循环群。若群的

元素交换律成立,?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

满足

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

b

?/p>

a

 

则称这个群为阿贝?/p>

(Abel)

群,试证明所有的循环群都是阿贝尔群?/p>

 

[

?/p>

].

设循环群

(

G

, 

?/p>

)

的生成元?/p>

x

0

?/p>

G

 

?/p>

于是?/p>

对任何元?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

?/p>

?/p>

m

?/p>

n

?/p>

N

?/p>

使得

a

= 

x

0

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 ,

 

b

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从?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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b 

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0

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x

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m

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n 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

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= 

x

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n

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m 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

x

0

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m

 

 

 

(

指数?/p>

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= 

b

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?/p>

 

?/p>

 

运算满足交换律;?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是交换群?/p>

 

 

 

4.2.

 

?/p>

x

是群

G

的一个元素,存在一个最小的正整?/p>

m

?/p>

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x

m

=

e

,则?/p>

m

?/p>

x

的阶?/p>

试证?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

} 

?/p>

G

的一个子群?/p>

 

[

?/p>

].(1)

非空?/p>

C 



:因?/p>

?/p>

e

?/p>

G

?/p>

 

(2)

包含?/p>

C

?/p>

G

:因?/p>

x

 

?/p>

G

,根据群

G

的封闭性,可知

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

,

 

(

x

m

=)

e

?/p>

G

,故

C

?/p>

G

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(3)

封闭?/p>

?/p>

a 

, 

b

 

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C

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 a 

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b

 

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C

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k

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a 

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k

 

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k

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C

 

 

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k

+

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m

) 

?/p>

 

(4)

有逆元

?/p>

a 

?/p>

C

?/p>

 a 

-1

?/p>

C

?/p>

?/p>

 a 

?/p>

C

?/p>

?/p>

k

 

?/p>

N 

(0

?/p>

 

k

<

m

)

,使

a 

=

 x

k

 

, 

从?/p>

 

a 

-1

 

= 

x

m

-k

?/p>

C

 

 

 

 

(

因为

0 

?/p>

 

m

-

k

 < 

m

) 

?/p>

 

综合

(1) (2) (3) (4)

,可?/p>

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群?/p>

 

 

 

4.3.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的有限群,则

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

[

?/p>

].

对任一元素

x

?/p>

G

,设其阶?/p>

m

,并?/p>

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

}

,则由习?/p>

4.2.

可知

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群,故具有包含?/p>

C

?/p>

G

。因此有

 

m

 = |

C

| 

?/p>

 |

 G

 | = 

n

 

 

 

 

所以群

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

 

4.4.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的循环群,求?/p>

G

的母元素的数目,?/p>

G

的元素可以表示成

a

的幂?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

 

的元?/p>

a

的数目?/p>

 

[

?/p>

].

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是循环群?/p>

a

是其一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

a

的阶?/p>

n

(

也是

G

的阶

)

,则

 

G

 ={

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

(=

e

) }

?/p>

 

(1).

我们来证:对任何自然?/p>

r

 

?/p>

N 

(0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1)

,元?/p>

a

r

?/p>

G

都是

G

的一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

 

为此,只需?/p>

a

r

的阶?/p>

n

即可?/p>

 

首先?/p>

?/p>

a

r

的阶?/p>

k

?/p>

因此?/p>

a

r

?/p>

k 

= (

a

r

)

k

 

= 

e

?/p>

由于

a

的阶?/p>

n

?/p>

故根据引?/p>

*

可得

n 

| 

r

?/p>

k 

?/p>

已知

0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1

,因此只能有

n 

| 

k

,所?/p>

n 

?/p>

 

k

?/p>

 

其次?/p>

 

(

a

r

)

n

 

= 

a

r

?/p>

n

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

a

n

?/p>

r 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

)

 

=(

a

n

)

r 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

) 

= 

e

r 

= 

e 

?/p>

 

因而,?/p>

k

是元?/p>

a

r

的阶,具有最小性,所?/p>

k 

?/p>

 

n

?/p>

 

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?/p>

 

?/p>

 

?/p>

 

 

4.1.

 

若群

G

的元?/p>

a

均可表示为某一元素

x

的幂,即

a

 

= 

x

m

,则称这个群为循环群。若群的

元素交换律成立,?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

满足

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

b

?/p>

a

 

则称这个群为阿贝?/p>

(Abel)

群,试证明所有的循环群都是阿贝尔群?/p>

 

[

?/p>

].

设循环群

(

G

, 

?/p>

)

的生成元?/p>

x

0

?/p>

G

 

?/p>

于是?/p>

对任何元?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

G

?/p>

?/p>

m

?/p>

n

?/p>

N

?/p>

使得

a

= 

x

0

m

 ,

 

b

= 

x

0

n

 ,

从?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

?/p>

b 

= 

x

0

m

 

?/p>

 

x

0

n 

= 

x

0

m

 +

n 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

x

0

n

 +

m 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

x

0

n

 

?/p>

 

x

0

m

 

 

 

(

指数?/p>

) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 

b

?/p>

a 

 

?/p>

 

?/p>

 

运算满足交换律;?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是交换群?/p>

 

 

 

4.2.

 

?/p>

x

是群

G

的一个元素,存在一个最小的正整?/p>

m

?/p>

?/p>

x

m

=

e

,则?/p>

m

?/p>

x

的阶?/p>

试证?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

} 

?/p>

G

的一个子群?/p>

 

[

?/p>

].(1)

非空?/p>

C 



:因?/p>

?/p>

e

?/p>

G

?/p>

 

(2)

包含?/p>

C

?/p>

G

:因?/p>

x

 

?/p>

G

,根据群

G

的封闭性,可知

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

,

 

(

x

m

=)

e

?/p>

G

,故

C

?/p>

G

?/p>

 

(3)

封闭?/p>

?/p>

a 

, 

b

 

?/p>

C

?/p>

 a 

?/p>

 

b

 

?/p>

C

?/p>

?/p>

 a 

, 

b

 

?/p>

C

?/p>

?/p>

k

?/p>

l

?/p>

N 

(0

?/p>

 

k

<

m

?/p>

0

?/p>

 

l

<

m

)

?/p>

?/p>

a 

=

 x

k

 

, 

b

 =

 x

l

?/p>

从?/p>

 

a 

?/p>

 

b 

= 

x

k

 

?/p>

 x

l 

=

 x

(

k

+

l

) mod

 m

?/p>

C

 

 

(

因为

0 

?/p>

 (

k

+

l

) mod

 m

 < 

m

) 

?/p>

 

(4)

有逆元

?/p>

a 

?/p>

C

?/p>

 a 

-1

?/p>

C

?/p>

?/p>

 a 

?/p>

C

?/p>

?/p>

k

 

?/p>

N 

(0

?/p>

 

k

<

m

)

,使

a 

=

 x

k

 

, 

从?/p>

 

a 

-1

 

= 

x

m

-k

?/p>

C

 

 

 

 

(

因为

0 

?/p>

 

m

-

k

 < 

m

) 

?/p>

 

综合

(1) (2) (3) (4)

,可?/p>

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群?/p>

 

 

 

4.3.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的有限群,则

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

[

?/p>

].

对任一元素

x

?/p>

G

,设其阶?/p>

m

,并?/p>

C

={

e

,

x

,

x

2

, 

?/p>

,

x

m

-1

}

,则由习?/p>

4.2.

可知

(

C

, 

?/p>

)

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

的一个子群,故具有包含?/p>

C

?/p>

G

。因此有

 

m

 = |

C

| 

?/p>

 |

 G

 | = 

n

 

 

 

 

所以群

G

的所有元素的阶都不超?/p>

n

?/p>

 

 

4.4.

 

?/p>

G

是阶?/p>

n

的循环群,求?/p>

G

的母元素的数目,?/p>

G

的元素可以表示成

a

的幂?/p>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

 

的元?/p>

a

的数目?/p>

 

[

?/p>

].

?/p>

(

G

, 

?/p>

)

是循环群?/p>

a

是其一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

a

的阶?/p>

n

(

也是

G

的阶

)

,则

 

G

 ={

a

,

a

2

, 

?/p>

,

a

n

(=

e

) }

?/p>

 

(1).

我们来证:对任何自然?/p>

r

 

?/p>

N 

(0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1)

,元?/p>

a

r

?/p>

G

都是

G

的一个母元素

(

生成?/p>

)

?/p>

 

为此,只需?/p>

a

r

的阶?/p>

n

即可?/p>

 

首先?/p>

?/p>

a

r

的阶?/p>

k

?/p>

因此?/p>

a

r

?/p>

k 

= (

a

r

)

k

 

= 

e

?/p>

由于

a

的阶?/p>

n

?/p>

故根据引?/p>

*

可得

n 

| 

r

?/p>

k 

?/p>

已知

0< 

r

<

n

?/p>

(

r

,

n

) = 1

,因此只能有

n 

| 

k

,所?/p>

n 

?/p>

 

k

?/p>

 

其次?/p>

 

(

a

r

)

n

 

= 

a

r

?/p>

n

 

 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

)

 

= 

a

n

?/p>

r 

 

 

 

 

 

 

(

数的加法交换?/p>

)

 

=(

a

n

)

r 

 

 

 

 

 

(

指数?/p>

) 

= 

e

r 

= 

e 

?/p>

 

因而,?/p>

k

是元?/p>

a

r

的阶,具有最小性,所?/p>

k 

?/p>

 

n

?/p>

 



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