G={0,90,180,270},a*b定义为“在直角坐标原点为圆心的单位圆中,从0度即x轴的右半轴方向出发先逆时针方向转a度,再接着逆时针方向转b度得到的角度值”。写出运算表,若构成群则写出其单位元、每个元素的逆元。写出拉格朗日定理,据此定理分析子群的元素可能个数,找出元素个数最小的非平凡子群H,写出三个子群判断定理,并在子群H上验证3个判断定理的正确性。写出该子群所导出的关系R={<a,b>|a∈G,b∈G,a°b¹∈H}的所有序偶,验证R是等价关系,找出G中各元素的等价类,写出G中每个元素a与子群H的陪集,验证[a]R=Ha。
时间: 2023-06-20 20:04:44 浏览: 56
运算表如下:
| * | 0 | 90 | 180 | 270 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 90 | 180 | 270 |
| 90 | 90 | 180 | 270 | 0 |
| 180| 180| 270 | 0 | 90 |
| 270| 270| 0 | 90 | 180 |
可以验证该运算满足结合律、有单位元0、每个元素都有逆元。因此,该运算构成一个群,单位元为0,每个元素的逆元为其相反角度。
根据拉格朗日定理,子群的元素个数必定是原群元素个数的约数。由于G共有4个元素,因此可能的子群元素个数为1、2或4。由于只有1个元素的子群显然不满足群的定义,因此只需要考虑2个元素和4个元素的子群。
设H为G的一个子群,则H的元素必须是G中某些元素的积,且H必须包含单位元0。考虑所有可能的H:
1. H={<0, 180>},此时H中共有2个元素,可以验证H满足群的定义,因此H是G的一个子群。
2. H=G,此时H中共有4个元素,显然满足群的定义,因此H是G的一个子群。
因此,G的所有子群为{<0>, <0, 180>, G}。
接下来验证三个子群判断定理在子群H={<0, 180>}上的正确性:
1. 封闭性:对于任意a、b∈H,有a*b∈H。
显然成立,因为H只包含0和180两个元素,其运算表中所有元素的积都属于H。
2. 结合律:对于任意a、b、c∈H,有(a*b)*c=a*(b*c)。
因为H中只有两个元素,因此可以直接验证该定理成立。
3. 存在单位元和逆元:对于任意a∈H,存在e∈H,使得a*e=e*a=a;对于任意a∈H,存在a^-1∈H,使得a*a^-1=a^-1*a=e。
显然成立,因为H中只有两个元素,0为单位元,180为每个元素的逆元。
根据关系R的定义,R={<a,b>|a∈G,b∈G,a*b¹∈H},即R中的序偶为所有满足a*b¹∈H的(a,b)。根据H的定义,可以知道当a和b分别取值为0和180时,a*b¹∈H,因此R中包含以下4个序偶:<(0,0), (0,180), (180,0), (180,180)>。
现在需要验证R是否满足等价关系的三个条件:
1. 自反性:对于任意a∈G,有(a,a)∈R。
显然成立,因为a*a¹=0∈H。
2. 对称性:对于任意(a,b)∈R,有(b,a)∈R。
也显然成立,因为a*b¹∈H等价于b*a¹∈H。
3. 传递性:对于任意(a,b)、(b,c)∈R,有(a,c)∈R。
同样成立,因为a*b¹∈H且b*c¹∈H等价于(a*b¹)*c¹∈H,而(a*b¹)*c¹=a*(b*c)¹∈H。
由此可知,R是等价关系。根据等价关系的定义,元素a的等价类为[a]R={b∈G|(a,b)∈R}。对于G中的每个元素,可以列出其对应的等价类:
- [0]R={[0], [180]}
- [90]R={[90], [270]}
- [180]R={[0], [180]}
- [270]R={[90], [270]}
接下来需要求出每个元素a与子群H的陪集aH,即{a*h|h∈H}。对于H={<0, 180>},可以列出每个元素的陪集:
- 0H={<0, 180>}
- 90H={<90, 270>}
- 180H={<0, 180>}
- 270H={<90, 270>}
可以发现,每个元素的陪集恰好是其等价类。因此,对于G中的每个元素a,都有[a]R=aH。
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