1.证明命题9.1
1.∵G→H是同构映射,所以G和H是同构的,∵ϕ−1也是双射,且G和H是同构的∴ϕ−1:H→G也是同构.2.∵G→H是双射,显然满足一一对应∴∣G∣=∣H∣3.∵同构,∴任取a,b∈G,有ϕ(a⋅b)=ϕ(a)∘ϕ(b)∵G是阿贝尔群,∴ϕ(a⋅b)=ϕ(b⋅a)=ϕ(b)∘ϕ(a)∴ϕ(a)∘ϕ(b)=ϕ(b)∘ϕ(a)∴H也是阿贝尔群.4.∵G是循环群,∴存在g是G的生成元∵G→G是同构,∴ϕ(g2)=ϕ(g⋅g)=ϕ(g)∘ϕ(g)=ϕ(g)2ϕ(gn)同理,∴∃ϕ(g)为H的生成元,∴H也是循环群5.∵这是一种双射,一一对应∴G的子集G′对应于H的子集H′,阶都是n封闭性:设ϕ(a),ϕ(b)∈H,∴a,b∈G,ab∈G∵ϕ(a⋅b)=ϕ(a)∘ϕ(b)∴ϕ(a)∘ϕ(b)∈G封闭性得证结合律:显然满足单位元:∵a,e∈G,∴ϕ(a),ϕ(e)∈H,ϕ(e⋅a)=ϕ(a)=ϕ(a)∘ϕ(e)即ϕ(e)是单位元逆元:∵a,a−1∈G,∴ϕ(a),ϕ(a−1)∈Hϕ(a⋅a−1)=ϕ(e)=ϕ(a)∘ϕ(a−1)即存在逆元.
2.给出完整证明
设群G是一个无限阶的循环群,g∈G是生成元。定义ϕ:Zn→G为ϕ:n→gn,则ϕ(m+n)=gm+n=gmgn=ϕ(m)ϕ(n).然后证明ϕ是双射:(1)单射:∀ga,gb∈G,总存在a,b∈Z,若ga=gb,则a=b,满足单射。(2)满射:对于∀gn∈G,总存在n∈Z使得ϕ(n)=gn,满足满射。