1如果群G中对任意元素ab有ab2a2b2则G为交换群证明对任意abG由结合律我们可得到
ab2ababa2b2aabb再由已知条件以及消去律得到
baab由此可见群G为交换群
2如果群G中每个元素a都适合a2e则G为交换群证明方法1对任意abG
babaebaab2baababba2babbebabb2abeabab因此G为交换群方法2对任意abG
a2b2eab2由上一题的结论可知G为交换群
3设G是一非空的有限集合其中定义了一个乘法ab适合条件1abcabc2由abac推出bc3由acbc推出ab
证明G在该乘法下成一群证明方法1
f设Ga1a2…a
k是12…
中某一个数字由2可知若ijIj12…
有
akaiakaj1aiakajak2再由乘法的封闭性可知Ga1a2…a
aka1aka2…aka
3Ga1a2…a
a1aka2ak…a
ak4由1和3知对任意atG存在amG使得
akamat由2和4知对任意atG存在asG使得
asakat由下一题的结论可知G在该乘法下成一群
下面用另一种方法证明这种方法看起来有些长但思路比较清楚。方法2
为了证明G在给定的乘法运算下成一群,只要证明G内存在幺元单位元,并且证明G内每一个元素都可逆即可
为了叙述方便可设Ga1a2…a
Ⅰ证明G内存在幺元
1存在atG,使得a1ata1这一点的证明并不难,这里不给证明2证明a1atata1因为
f故此
a1ata1ata1ata1ata12a1a1atata1a1ata1a1ata12
由条件12可得到
a1ata1ata1a1atat
a1atata13证明at就是G的幺元对任意akG
a1ataka1ataka1ak由条件2可知
类似可证
atakak
akatak因此at就是G的幺元Ⅱ证明G内任意元素都可逆;
上面我们已经证明G内存在幺元,可以记幺元为e,为了方便可用abc…
等符号记G内元素下面证明任意aG,存在bG,使得
abbae
1对任意aG,存在bG,使得
abe
这一点很容易证明这里略过
2证明baabe
f因为aabbaebabe
ababababeee再由条件23知
baab因此G内任意元素都可逆由ⅠⅡ及条件1可知G在该乘法下成一群
4设G是非空集合并在G内定义一个乘法ab证明如果乘法满足结合律并且对于任一对元素abG下列方程axb和yab
分别在G内恒有解,则G在该乘法下成一群证明:
取一元aG因xaa在G内有解记一个解为ea下面证明ea为G内的左幺元对任意bGaxb在G内有解记一个解为c那么有acb所以
eabeaaceaacacb因此ea为G内的左幺元再者对任意dGxdea在G内有解即G内任意元素对ea存在左逆元又因乘法满足结合r