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交换群是单群当且仅当它是素数阶循环群

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导读 交换群是指群中任意两个元素的乘积都是可交换的。而单群是指群中。绿色圃中小学教育网百科专栏,提供全方位全领域的生活知识

交换群是指群中任意两个元素的乘积都是可交换的。而单群是指群中除了单位元之外,没有其他子群。素数阶循环群是指由一个元素生成的循环群,其阶数为素数。

我们来证明交换群是单群当且仅当它是素数阶循环群。

首先,如果一个交换群是素数阶循环群,那么它一定是单群。因为如果存在一个非单位元素x,它生成了一个子群H,那么H中元素的阶数一定是x的阶数的因子。而由于x生成的循环群的阶数是素数,所以H中元素的阶数只能是1和x的阶数,因此H只能是,即H就是。所以这个群中除了单位元之外没有其他子群,满足单群的定义。

然后,我们再证明如果一个交换群是单群,那么它一定是素数阶循环群。假设这个交换群的阶数为n,而且它不是素数阶循环群。那么它一定存在一个元素x,使得它的阶数p是一个不为素数的合数。根据唯一分解定理,p可以分解成若干个素数的乘积,即p = p1 * p2 * ... * pk。由于群是交换群,所以x的阶数等于p的因子个数。因此x的阶数大于1,但是小于n,那么x生成的子群H一定是一个真子群,这与群是单群的定义矛盾。所以假设不成立,这个交换群必须是素数阶循环群。

综上所述,交换群是单群当且仅当它是素数阶循环群。