例1:證明:
(1)三次交錯群A3是循環群,它與(Z3,+)同構,其中Z3 = {[0],[1],[2]};
(2)G = {1,i,-1,-i},G上的代數運算是數的乘法,則G是一個循環群,它同構于(Z4,+),其中Z4 = {[0],[1],[2],[3]}。
證:(1)A3 = {(1),(123),(132)},由于(123)^1 = (123),(123)^2 = (132),(123)^3 = (1),
所以A3中所有元素均可以由(123)生成,因此A3是一個循環群,且(123)是其生成元,即A3?= ((123)),
定義映射f:A3→Z3為f((123)^k) = [k],易證f是一個同構映射:
①對任意的(123)^k∈A3,存在[k]∈Z3與之對應,因此f是一個映射;
②對任意的[k]∈Z3,存在(123)^k∈A3與之對應,因此f是一個滿射;
③由f((123)^k) = f((123)^h),可得出[k] = [h],從而(123)^k = (123)^h,因為假若(123)^k ≠ (123)^h,則(123)^(k-h) ≠ (123)^(h-h) = (1),這樣[k]-[h] = [k-h]=f((123)^(k-h)) ≠ f((123)^(h-h)) = [h-h] = [0],即[k] - [h] ≠ [0],即[k] ≠ [h]+[0] = [h],這與前提條件矛盾,所以(123)^k = (123)^h,
因此f是一個單射;
④f((123)^k o (123)^h) = f((123)^(k+h)) = [k+h] = [k]+[h] = f((123)^k) + f((123)^h),因此f是一個同態映射。
綜上所述,f是從A3→Z3的一個同構映射,從而(A3,o)?? (Z3,+)。
(2)因為i^1 = i,i^2 = -1,i^3 = -i,i^4 = 1,所以G中所有的元素都可以由其中的i生成,因此G是一個循環群,i是其生成元,即G = (i),
定義映射g:G→Z4為g(i^k) = [k],按照和(1)中同樣的步驟,可以證明g是一個同構映射,
從而(G,×)?? (Z4,+)。
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例2:求Z2,Z3,Z4,...,Z8中各元素的階,并找出它們所有的生成元。
解:①Z2 = {[0],[1]},其中[0]是單位元,[0]^1 = [0],[1]^2 = [1]+[1] = [2] = [0],所以|[0]| = 1,|[1]| = 2,元素[0]和[1]均可以由[1]生成,所以[1]是生成元;
②Z3 = {[0],[1],[2]},其中[0]是單位元,[0]^1 = [0],[1]^3?= [1]+[1]+[1] = [3] = [0],[2]^3 = [6] = [0],所以|[0]| = 1,|[1]| = 2,|[2]| = 3,所有元素均可以由[1]或[2]生成,所以[1]、[2]是生成元;
③Z4 = {[0],[1],[2],[3]},|[0]| = 1,|[1]| = 4,|[2]| = 2,|[3]| = 4,[1],[2],[3]均是其生成元;
④Z5?= {[0],[1],[2],[3],[4]},|[0]| = 1,|[1]| = 5,|[2]| = 5,|[3]| = 5,|[4]| = 5,[1],[2],[3],[4]均是其生成元;
⑤Z6?= {[0],[1],[2],[3],[4],[5]},|[0]| = 1,|[1]| = 6,|[2]| = 3,|[3]| = 2,|[4]| = 3,|5| = 6,[1],[2],[3],[4],[5]均是其生成元;
⑥Z7?= {[0],[1],[2],[3],[4],[5],[6]},|[0]| = 1,|[1]| = 7,|[2]| = 7,|[3]| = 7,|[4]| = 7,|[5]| = 7,[1],[2],[3],[4],[5],[6]均是其生成元;
⑦Z8?= {[0],[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7]},|[0]| = 1,|[1]| = 8,|[2]| = 4,|[3]| = 8,|[4]| = 2,|[5]| = 8,[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7]均是其生成元;
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(待續……)
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