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南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法,我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权,即:( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文 ( 包括纸质印刷本及电子版) ,学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论 文,并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库:( 2 ) 为教学和科研目的,学校可以将 公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读,在校园网上提供论文目录检 索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务;( 3 ) 根据教育部有关规定,南开大学向 教育部指定单位提交公开的学位论文;( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文 数据库,通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文,保密期限内不向外提交和提供服务,解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站:h t t p :2 0 2 11 3 2 0 1 6 1 :8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺:本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品,并己通过论文答 辩;提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致,如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份,由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字:范文 珍 2 0 1 0 年5 月2 6 日 论文题目群上亚同态的又一些性质 姓名范文珍学号 2 1 2 0 0 7 0 0 1 2 答辩日期 2 0 1 0 5 2 6 论文类别博士口学历硕士硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系,所数学科学学院专 业 基础数学 联系电话 1 3 6 7 2 0 1 3 3 8 0e m a i lw e n z h e n f a n h o t m a i l c o m 通讯地址( 邮编) :天津市南开大学西区公寓5 2 5 0 7 ( 3 0 0 0 7 1 ) 备注:无 注:本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆,非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 mm眦10叭93 mmmi81洲y 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名:范文珍2 0 1 0 年5 月2 6 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定,非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文,公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 4 2 0 年) 保密期限 2 0 年月 日至2 0 年月 日 审批表编号批准日期 2 0 年月 日 南开大学学位办公室盖章( 有效) 限制2 年( 最长2 年,可少于2 年) 秘密l o 年( 最长5 年,可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年,可少于1 0 年) 摘要 摘要 本文分为三个部分来讨论有关群上亚同态的一些性质根据已有的亚同态的 基本性质和结构定理,本文对群上亚同态的可乘性、可逆性以, 犯4 b e l 群上亚同态 的某些性质进行了推广 第一部分概述了群上亚同态这个概念的来源背景,并且简单介绍了本文的主 要工作 第二部分推广了一般群上亚同态的可乘性和可逆性的一些结论 第三部分着重给出了a b e l 群上亚同态的一些新性质,并且由群上的亚同 态厂引入了一个映射厂,得到- f 与f t n l 相关的一些较好的性质 关键词:群上的亚同态;可乘性;可逆性;相关子群 a b s t r a c t l nm l sp a p e r s o m e p r o p e r t i e so fm e t a h o m o m o r p h i s m so ng r o u p sa r ed i s c u s s e d a s t h r e ep a r t s a s s o c i a t i n gw i t ht h eb a s i cp r o p e r t i e so f m e t a h o m o m o r p h i s m sa n dt h et h e m r e mo ft h es t r u c t u r eo fm e t a h o m o m o r p h i s m s o ng r o u p s ,t h ep a p e r g e n e r a l i z e st i l em u l t l p l i c a t i v ea 1 1 di n v e r t i b l ep 叩n yo fm e t a l l o m o m 唧h i s m so n g r o u p sa n ds o m ep r o 睁 t i e so fm e t a h o m o m o r p h i s m s o na b e lg r o u p s 1h e 吣p a n e x p l a i n st h eb a c k g r o u n do ft h ec o n c e p to f m e t a h o m o m o r p h i s m so n g r o u p sa n di n t r o d u c e st h ep a p e r sm a i nw o r k b r i e f l y r u n es e c o n dp a r tg e n e r a l i z e ss o m ec o n c l u s i o n so f m u l t i p l i c a t i v ea n di n v e r t i b l e p r o p e r 哆o fm e t a h o m o m o 印m s m so ng e n e r a l g r o u p s in en l 们p a r tp u t si t sf o c u so n g i v i n gs o m en e wp r 0 炉r t i e so fm e t a h o m o m o r p h l 8 m 8o na b e lg r o u p s ,i n t r o d u c e sa m a p p i n gf i n o nag r o u pa c c o r d i n gt ot h em e t a l l o m o m o r p h l 8 m o nt h eg r o u pa n dg e t ss o m eg o o d p r o p e r t i e sr e l a t e dt o 删 k e yw e r d s :m e t a h o m o m o r p h i s m so n g r o u p s ;m u l t i p l i c a t i v e ;i n v e r t i b l e :r e i a t i v e 第二章一般群上亚同态的新性质 3 2 1 可乘性3 2 2 可逆性l l 2 3 结论1 3 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质1 4 3 1a b e l 群上亚同态的一些新性质1 4 3 2 结论2 3 参考文献2 4 致谢 2 5 个人简历2 6 i i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1引言 “群上的亚同态”这个概念的提出具有深刻的背景,它来源于集合上的y a n g b a x t e r 方程的一个解九十年代菲尔兹奖获得者v g d r i n f e l d 在他的文章”o n s o m eu n s o l v e dp r o b l e m si nq u a n t u mg r o u pt h e o r y ”【1 】中列出了集欲上的y a n g b a x t e r 方程 r 1 2 r 1 3 r 2 3 = r 2 3 r 1 3 r 1 2( 1 1 ) 的解尺的两个例子一个是l y u b a s h e n k o 提供的:r ( x ,y ) = ) ,丁( ) ,) ) ,x ,y x 是 方程( 1 1 ) 的解的充分必要条件是s t = t s 另一个例子是v e n k o r 提供的:记“o 是集欲上的运算,则尺 ,y ) = x ,x o y ) ,石,y x 是方程( 1 1 ) 的解的充分必要条件是g oc r o z ) = ( x o y ) 。x o z ) 文献【2 】给出了方程( 1 1 ) 的又一个解,具体的说,若厂是群g 到自身的一个映 射,则 r ( x ,y ) = ( 厂0 ) ,x y f ( x ) 叫) ,坛,y g ( 1 2 ) 是方程( 1 1 ) 的解的充分必要条件为 f ( x y f ( x ) - 1 ) = f ( x ) f ( y ) f 2 0 ) 一,g x ,y g ( 1 3 ) 这个解的形式来自下边的想法 设0 是半单l i e 群g 上的一个c a r t a n 对合,记k 是9 的不动点集,p = x a l o ( x ) = x - i 】,罚为p 中单位元所在的连通分支,则有g = p o k ,且在对称空间6 r 与局间 的一一对应妒触) = y o ( y ) - i ,y g 下,g 在局上的作用x ( y ) = x y 0 ( 功- i , x g ,y 功与g 在c k 上的左平移作用是等价的由此即得到( 1 2 ) 式 我们称群g 上满足1 3 式的映射厂为群上的亚同态由定义可知,群的同态一定 是亚同态;但不是同态的亚同态也是大量存在的,文献【5 】和【6 】给出了一些群上亚 同态的例子例如“f ( x ) = j _ l ”;称它及同态为平凡的亚同态,我们大多研究非平 凡的亚同态所以,亚同态是比同态弱一点的一种映射对这种映射的性质和在某 些特殊群上亚同态分类的讨论,会引出许多有意思的命题 第一章绪论 1 2 本文的主要工作 在群上亚同态的概念给出以后,有关的工作大量的集中在以下两个方面:一 是群上亚同态的性质,二是特殊群上亚同态的分类本文吸取了关于群上亚同态性 质已有的若干结论其中文献【2 】不但给出了有关群上亚同态的一些最基本和重 要的性质,而且给出了有限单群上的亚同态的分类另外,在文献【4 】中给出了a b e l 群上亚同态的一个重要性质以这些结论为基础,可以更深入的研究群上亚同态 的性质本文将对文献【3 】和【4 】中的性质进行推广,分别在一般群和a b e l 群上讨论 有关群上亚同态的一些新性质,其中一般群上亚同态的新性质作为本文的第二 章, a b e l 群上亚同态的新性质作为本文的第三章 本文中,记g 是群,p 是群g 中的单位元,n 为自然数集 2 第二章一般群上亚同态的新性 第二章一般群上亚同态的新性质 2 1 可乘性 定义2 1 若,是群g 到群g 的映射,它满足如下的等式 f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f 2 ( x ) 一1 ,v x ,y g( 2 1 ) 则称,是群g 上的亚同态 从群上的亚同态的定义出发,可以得到群上亚同态的以下两个等价的定义 式: 厂0 1 玎) = 厂一1 厂( ) ,) 厂2 ) ,v x ,y g( 2 2 ) f ( x y ) 厂2 0 ) = 厂 ) 厂( ) 矿 ) ) ,v x ,y g( 2 3 ) 定义2 2 设,是从群g 到群g 的映射,x lx 2 ,x n g ,若 f ( x l x 2 x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) ,) 则称f f f l ( x l ,x 2 ,砌) 是可乘的 显然,厂是同态的充分必要条件是对任意的工l ,x 2 ,x n g ,在( x l ,x 2 ,) 是 可乘的 引理2 3 【3 】设厂是群g 上的亚同态,z n ,则 ( 1 ) f ( x y ) f 2 0 ) f 2 ( ) ,) = , ) 厂( y ) 厂( 厂 ) ,( ) ,) ) ,v x ,y g ( 2 ) 尸( x y f ( x ) - 1 ) = 尸 ) 尸( y ) 尸l + 1 ) 一,v x ,y g 命题2 4 一般情况下,引理2 3 结论( 1 ) 的逆命题不成立下面为一反例 侈i j 2 5 令g = ,则s 3 为群若在群s 3 上定义 映射,它满足f ( x ) = 工b ,x s 3 ,则厂为群s 3 上的亚同态,且jx o s 3 ,n o n 使 得尸1 0 陌1 ) = 尸l o ( 和) ,但,临1 ) ,) 证日月对于群s 3 上的映射,( 石) = j b ,x s 3 ,任取x ,y & ,有 f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( x y b 一1 x ) = 工一1 b y 一1 x 一1 b , 第二章一般群上亚同态的新性质 f ( x ) f ( y ) f 2 ) = 工一1 b y 一1 b 一1 b 一1 x b = x 一1 b y 一卜x 1 b 从而f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f 2 0 ) ,即厂为群上的亚同态 由f f f ( a 一1 ) = ,( 口2 ) = a b ,0 ) 一1 = 地且动b a ,则f ( a 一1 ) ,( 口) - 1 , 即,在以不 可逆 而f 2a - 1 ) = f ( a b ) - - a ,f 2 ( 口) 一1 = f ( a - 1 6 ) 一1 = 口,则厂2a 一1 ) = f 2 ( 口) - 1 , 即尸在 a 可逆 从而n o = 2 ,x 0 = 口时,结论成立 口 定理2 2 0 【3 】设,是群g 上的亚同态,f ( e ) = e ,x 0 g ,n o n 若 尸l o 陌1 ) = 尸1 0 ) - 1 删严( f m ( x 0 ) 一1 ) = y o 俨) ) ,vm n 推论2 2 1 设厂是群g 上的亚同态,f ( e ) = e ,x o g ,n o n 若 产陌1 ) = 尸1 0 ) - i , 则产陌1 ) = 产) ,v k n 证明由于厂是群g 上的亚同态,且尸l o ( x f f l ) = 尸幻( x o ) ,可得 当k = l 时,命题已经成立 当k = 2 时,根据定理2 2 0 得 n o 阿1 ) = f n o ( f n o ( x f f l ) ) = 严( 严( 如) 。1 ) = 产) 假设足= m 一1 时,命题已经成立,l 【i f ( m 一1 ) n o ( x 0 1 ) = ,仲一1 ) n o ( x o ) 则当k = m 时,根据定理2 2 0 可得 严临1 ) = 严( m - 1 胁( x f f l ) ) = f n o ( f ( m 一1 ) 如( 如) 一1 ) = 严( ,( m 一1 m ) ) 一1 = f o ) 一 因此命题成立口 定理2 2 2 【3 】设厂是群g 上的亚同态,可e ) = p ,x o g ,m ,n n 若尸珂,尸l 在和 可逆,则厂( 埘,九) 在如可逆,其中( m ,n ) 为m 与,l 的最大公因数 定理2 2 3 设厂是群g 上的亚同态,且厂( f ) = e ,x o g ,m ,n n 则尸,尸均 在x o 可逆 = 号,( m ,n ) 在劢可逆,其中( m ,n ) 为m 与,l 的最大公因数 证明 “仁 :记d = ( m ,以) ,贝归k l ,k 2 n ,使得m = k i d ,n = k 2 d 根据题意尸( x f f l ) = 尸( 如) - i 及推论2 2 1 , 筷4 尸) = 广, d ( x a l ) = 卢一d ) _ 1 = 尸) , 1 2 第二章一般群上亚同态的新性质 尸l ) = 产d 俯1 ) = 产d ) = f n ( x o ) 即尸,尸l 均在如可逆 “穹”:由于d = ( m ,1 ) ,则j1 , 1 ,v n ,使得d = u m 一聊或d = u n f m ,不妨 设d = u m 一珊 根据尸( 9 0 1 ) = 尸2 ( x o ) 一,f ( x 0 1 ) = 尸) 一1 及推论2 1 4 , 徒j t 广小( 百1 ) = f u r a ( x o ) - i ,f v n ( 9 0 1 ) = ,m ) 根据定理2 9 得 f u m 一埘( x o 工0 1 ) f u m 一忧+ 1 ( x o ) f u m 一埘+ 1 ( 9 0 1 ) ,堋一埘( ,m ( x o ) ) f u m 一研( 厂研i x 0 1 ) ) = f u , n 一惭) 广m m 阿1 ) f u m 一埘+ 1 ( x o ) f u m 一研+ 1 ( x 0 1 ) 尸一m ( ,埘( x o ) f m ( x 0 1 ) ) = f u m 一埘( x o ) f u 坍一研( 9 0 1 ) f u m 一珊+ 1 ( x o ) f u m 一埘+ 1 ( x 0 1 ) ,。姗一协( 厂( x o ) f m 0 叼) 一1 ) 整理上式可得广小一吼) 广m - 埘) - 1 = e 从而可得f u m 一研( 9 0 1 ) = 尸m 一埘( x o ) 即厂( m ,刀) 在和可逆 口 2 3 结论 通过前面两节的讨论,我们以群上的亚同态已有的一些基本性质和重要定理 为基础,得出对一般群上的亚同态厂及任意的自然数m ,n ,f m 与尸均在某点可乘或 可逆的充分必要条件是厂( 小,n ) 在该点可乘或可逆另外,我们还将有关一般群上亚 同态的可乘性和可逆性的其他结论做了进一步的推广这些结论的得出将为我们 以后更深一步的研究和应用群上亚同态的概念提供方便 1 3 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 3 1a b e l 群上亚同态的一些新性质 定义3 1 设,是群g 上的亚同态,且厂e ) = 岛 讹( ,) = a gx - - + f ( x ) a 是g 上的亚同态,v x g 】,g r , a ( f ) 为f 的相关子 群再记丁( 厂) = f - 1 ( ,) ) = f gf ( t ) a ( 厂) ) ,则丁( ,) 为g 的子群 引理3 2 【2 】【7 】设厂是群g 上的亚同态,则 ( 1 ) a ( f ) = a gi 盯0 ) 盯a ) = x a f ( x a ) ,v x g ) = a gf ( x a ) = a - i f ( x ) a f ( a ) ,v 工g ) ( 2 ) a ( ,) 是g 的子群 ( 3 ) a ( ,) 是厂( g ) a ( 厂) 的正规子群 引理3 3 【2 】设厂是群g 上的亚同态,且,( p ) = b 则 ( 1 ) 对于任意的f g ,t 丁( 厂) 的充分必要条件是f ( t y ) = ,( ) ,) 厂( f ) ,v y g - ( 2 ) r ( ,) 是g 的正规子群 在以下讨论中,我们假设g 是a b e l 群若考虑g 上的亚同态,并且,满足f ( e ) = p ,则 a ( f ) = t ( f ) = a g l f ( x a ) = f ( x ) f ( a ) ,v x g ) 显然,f l r f ) 是自同态 定理3 4 4 1 设g 为a 施z 群,为群g 到自身的映射,则,为g 上的亚同态兮映 射,可定义成如下形式: f ( s t ) = s h ( s ) t p ( t ) ,vs s ,v t t 其中,为g 的子群,s 为的陪集代表系且j i z 为s 到的映射,9 为r 上的同态 定理3 5 设g 为a 易p f 群,为群g 上的亚同态,v ,l n 则 ( 1 ) 尸为g 上的亚同态 1 4 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 ( 2 ) 若f ( s t ) = s h ( s ) t p ( t ) ,vs s ,vt e 其中, 为g 的子群,s 为的陪集代袁 系,且j l z 为s 到的映射,9 为- 上的同态则 尸l ( s t ) = s h 一( j ) 9 n 0 ) ,v s s ,v t t ( 3 1 ) 其q eh n ( s ) = 磁三3 矿( j i l ( s ) ) 证明根据定理3 4 得,若证命题( 1 ) 成立,只需证命题( 2 ) 成立即可 ( 2 ) 若厂为a 6 “群g 上的亚同态,且,( 盯) = s h ( s ) t p ( t ) ,v s s ,v t t ,其中r 为g 的 子群,s 为的陪集代表系且h 为s 到,的映射,9 为t 上的同态贝0 当n = l 时命题已经成立 当n = 2 时,由定理3 4 可得 尸( s t ) = ,( 砌( j ) 9 ( f ) ) = s h ( s ) t p ( h ( s ) ) t p 2 ( f ) ) = s h 2 ( j ) 妒2 ( f ) ,vs s ,v t t 由 为s 到 的映射及妒为 上的同态可得 2 为s 到r 的映射,妒2 为 上的同态因此 由定理3 4 ! j l f 2 为群g 上的亚同态并满足( 3 1 ) 式 假设n m 时,命题( 2 ) 已经成立,即有尸_ 1 为群g 上的亚同态,且 尸一1 ( s t ) = s h m - 1 ( s ) q o m - i ( f ) ,v s s ,v t t , 其中胪一1 为s 到, 的映射,q o m - - 1 为上的同态 则当疗= m 时,由定理3 4 可得 尸,l ( s t ) = ,( f m _ 1 ( s t ) ) = ,( - 1 ( s ) q o m - 1 ( f ) ) = s h ( s ) q o ( h m - i ( s ) 妒m - i ( f ) ) = s h ( s ) q ) ( h m - i ( s ) ) 妒( 9 m 一1o ) ) = $ h m ( s ) t p m ( f ) ,vs s ,vt t 由 为s 到,的映射及妒为- 上的同态可得胪为s 到- 的映射,矿为,上的同态因此 由定理3 4 得尸,l 为群g 上的亚同态并满足( 3 1 ) 式 由此命题得证 口 命题3 6 定理3 5 的结论( 1 ) 的逆命题不一定成立,下面为一反例 1 5 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 一二一 例3 7 令g = e ,口,b ,a ba 2 = p = 6 2 = ( 动) 2 】- ,则g 为群在群g 上定义映射厂满 删= b 三 则,不是群g 上的亚同态,但,2 是群g 上的亚同态 刷= b 三: 可得- f 2 ( x ) = p ,x g 当耶奴= a b ,y = 6 时, f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( a b b f ( a b ) 一1 ) = ,( 口) = 易, f ( x ) f ( y ) f 2 ( x ) 一1 = f ( a b ) f ( b ) f 2 ( 口6 ) 一1 ) = p 显然,矿( 为一1 ) # f ( x ) f ( y ) f 2 ( x ) - 1 , 即,不是群g 上的亚同态但 f 2 ( x y f 2 ( x ) 一1 ) = ,2 ( 矽) = p ,v x ,y g , f 2 ( x ) f 2 ( y ) f 2 ( f 2 ( x ) ) 一1 = 户( p ) = e ,vx ,y g w f 2 ( x y f 2 ( x ) 一1 1 = f 2 ( x ) f 2 ( y ) f 2 ( f 2 ( x ) ) 一,v x ,yeg ,即厂2 为群g 上的亚同态口 定理3 8 设g 为a 易“群,为群g 上的亚同态,贝1 j a ( f ) q a ( 尸1 ) ,vr t n 进而有a ( ,) 司a ( 尸1 ) q a ( ,h ) 司a ( ,2 2 n ) q a ( 尸n ) qg ,v 七,n en 证明由于厂为a 抛,群g 上的亚同态,贝j j a ( f ) = r ( ,) 司g 根据定理3 4 得 v n n ,尸是g 上亚同态,因此4 ( 尸) = 丁( 尸) 司g 由于对于任意的口a ( 厂) = r ( 厂) ,有,) = f ( x ) f ( a ) ,v 工g 1 6 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 又群g 为a b e l 群且根据引理3 2 的结论( 1 ) 可得,对任意的n n 有 , ( 口) ) = ,( 尸一( 订) 一1 尸一1 ( a ) x f n ( a ) ) = 尸( 口) 一1 厂( 啊一1 ( a ) x ) f n + 1a ) = f n ( a ) 一1 ,( 尸一2 ( 口) 一1 尸一2 ( 口) 对啊一1 ( 口) ) 尸+ 1a ) = f n ( a ) 一1 f n 一1 ( 口) 一1 ,( 尸一2 ( 以) 曲尸( 口) 尸+ 1a ) = 尸一1 ( 口) 一1 厂( 尸l 一2 ( 口) 工) 尸+ 1 ( 口) = 尸( 口) _ 1 f ( f ( a ) x ) f n + la ) = f 2 ( 订) 一1 f ( a 一1 n 置厂( 口) ) 尸+ 1a ) = f 2 ( n ) 一1 ,( 乜) 一1 f ( a x ) f 2 ( 以) 尸+ 1 ( n ) = 厂( 口) 一1 ,( 锻) 尸+ 1a ) = 厂( 口) 一1 f ( a ) f ( x ) f n + la ) 一i 厂 ) 尸l + 1 ( 订) ,v x g 则由引理3 2 得尸la ) a ( f ) = r ( ,) 又由,l 的任意性可得口,厂( 口) ,a ( f ) = 丁( 门 则当咒= 2 时,对于任意的口a ( f ) = r 汐) 都有 尸0 汜) = 厂( 厂0 ) 厂( 口) ) = 厂2 ) f 2 ( 口) ,vx g 因此 ae a ( f 2 ) = r ( f 2 ) 由以的任意性得a ( ,) q a ( f 2 ) 假设当,l = m - l 时,命题已经成立,即a ( 门, q a ( f m 一1 ) 则当,l = m 时,由于对于任意的口e a ( f ) = r ( ,) ,都有广a ) e a ( f ) = r ( 厂) ,v k n ,从而可得 广) = f ( f r n _ 1 ) ) = 厂( 尸- 1 ) 尸一1 ( 口) ) = 尸 ) 尸a ) ,v x g 因此日a ( 尸) = 丁( 尸) 由以的任意性得a ( 厂) q a ( 尸) 1 7 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 又根据定理3 5 得若,为a 抛z 群g 上的亚同态,则对于任意的尼,hen ,尸,f 2 n , f 2 2 n 尸n 均为群g 上的亚同态因而可得 a ( 厂) , q a ( f n ) l a ( f 2 开) l a ( f 2 2 n ) a ( f 2 k n ) ig ,vk ,l n 引理3 9 4 1 设g 为a 沈,群,厂是群g 上的亚同态,_ e f ( e ) = b 则 x - i f ( x ) r ( f ) ,v x g 推论3 1 0 设g 为a 6 p ,群,是群g 上的亚同态,_ e f ( e ) = b 则 j 一1 尸x ) t ( f ) ,v x g ,vn n 口 证明由于f :是a b e l 群g 上的亚同态,则对于任意的工g ,根据引理3 9 得 x - i f ( x ) 丁( 厂) ,从而厂 ) - 1 f 2 ) ,尸 ) - 1 户0 ) ,尸_ 1 ) 一尸 ) t ( f ) ,其中,l n 又丁( ,) 为群g 的正规子群,因此 x - i 厂 ) 厂( z ) - 1 厂2 ) 厂2 ) - 1 f 3 ) 尸l - 10 ) _ 1 尸l = 工1 尸 ) t ( f ) ,其中,z n 口 定理3 1 1 设g 为a b e l 群,为群g 上的亚同态,则 f k ( x y f ( x ) 一1 ) = 广0 ) ,素( ) ,) ,素+ n 0 ) 一1 ,v x ,y g ,vk ,咒n ( 3 2 ) 特别的。 f ( x y f n ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f n + l0 ) ,v x ,y g ,vn n 证明下面我们首先证明 f ( x y f n ( x ) - 1 ) = f ( x ) f ( y ) f n + l ) 一1 ,v x ,y g ,v n n 由于f 为a b e l 群g 上的亚同态,, 贝l j f 满足 f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f 2 ( x ) ,v x ,y g ( 3 3 ) 则显然当n = l 时,命题已经成立 1 r 当,l 假设当n 则当n = = f ( x ) f ( y ) f m + 1 ) 一,v x ,y g 因此可得 f ( x y f n ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f n + 10 ) 一1 ,v x ,y g ,vn n 成立 下面再来证明( 3 2 ) 式成立r h g ) k j a b e l 群且厂是群g 上的亚同态,则可得,满足 f k ( x y f ( x ) 一1 ) = 广0 ) 广( y ) f k + 1 ) ,v x ,y g ,v k n ( 3 4 ) 1 9 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 因此根据( 3 4 ) 式可得 广m ) _ 1 ) = 广( 习旷 ) - 1 厂 ) 厂 ) _ 1 ) = f k ( x ) f k ( f ( x ) y f n ( x ) 一) 广“ ) 。1 = 广 ) 广( f ( x ) y f n ) - 1 f 2 0 ) 尸 ) - 1 ) 广+ 1 协) _ 1 = f k ( x ) f k ( f ( x ) y f n ( x ) _ 1 f 2 ) ,( ,) - 1 ) 广+ 1 ) - 1 = 广 ) 广+ 1 ( x ) f k ( f 2 ) y :n ) 1 ) 广州仃 ) ) _ 1 广“ ) - 1 ) = 卢 ) 广+ 1 ( x ) f k ( f 2 ( x ) y f n ( x ) 1 ) 广+ 2 ) 1 广+ 1 ) - 1 ) = 广 ) 广( f 2 ( x ) y f n ( x ) _ 1 ) 广+ 2 ) 。1 = 广 ) 广( 尸1 ) ) 尸 ) _ j ) 广+ n - 1 ) - 1 = 卢 ) 严( 尸_ 1 ( x ) y f ( f n - 1 ( 工) ) _ 1 ) 广+ n - 1 ) 1 = 广 ) 广( 尸_ 1 ) ) 广( y ) 卢+ 1 ( 尸- 1 ) ) - 1 广棚_ 1 ) - 1 = 广 ) 广( y ) 广+ n ) 一1 ,v x ,y g ,k ,n n 由此命题得证 口 对于群g 上的亚同态厂,我们引进一个新的符号,【叫 ) = f ( x ) f 2x ) 尸1 0 ) ,v x g ,其中,l n ,则厂m 为群g 到自身的映射,在一般情况下,虽然,【叫不是群g 上的 亚同态,但它却有下面一些比较好的性质 定理3 1 2 设g 为a 沈,群,厂为群g 上的亚同态,则 ( 1 ) f ( x n y f n ( x ) 一1 ) = ,0 ) 以,( ) ,) ,陋】( 厂 ) ) 一1 ,v x ,y g ,v ,l n ( 2 ) f t ( x y f ( x ) 一1 ) = 厂陋 ) ,k 】( y ) 厂【n ( , ) ) 一1 ,v x ,y g ,vn n 证明( 1 ) 由厂为a 6 讲群gi - 的亚同态,贝, t j f 满足 f ( x y f ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( y ) f 2 0 ) ,v x ,y g ( 3 5 ) 当n = 1 n ,命题已经成立 第三章a b e l 群上亚同态的一些新性质 当,l = 2 时,由( 3 5 ) 式可得 ,p 玎【2 】 ) 。1 ) = ,p 炉( 工) 一1 厂 ) 。1 ) = f ( x x y f 2 ( x ) 一1 厂 ) 一1 ) = f ( x ) f ( x y f 2 ( x ) 一1 ) f 2 ) 一1 = f ( x ) f ( x y f 2 ( x ) 一1 , ) ,一1 ) f 2 0 ) 一1 = 厂,f ( f ( x ) y f 2 0 ) 一1 ) f 2 ) 一1 f 2 一1 = f ( x ) f ( x ) f 2 ( x ) f ( y ) f 3 ( x ) 一1 f 2 ) 一1 f 2 ( 工) 一1 = , ) 2 f ( y ) f 3 ( x ) 一1 f 2 ) 一1 = 厂 ) 2 厂( y ) 厂【2 】( 厂 ) ) 一,v x ,y g 假设当n = m 一1 时,命题已经成立,即 厂一1 玎 m 一1 】0 ) - 1 ) = f ( x ) m - l f ( y ) f m - 1 】( 厂 ) ) ,v x ,y g 则当t l = m 时,根据定理3 1 l 可得 厂晰驯 ) 一1 ) = f 0 ) 一1 尸一1 ) 厂0 ) 一1 ) = f ( x x m 1 刃嗍一1 ( 工) 一1 尸一2 ) ,( ,0 ) ) 一1 厂 ) 一1 f m ) 一1 ) = f ( x e n 一1 y f m 一1 】0 ) 一1 f m ( x ) 一1 ) = f ( x ) f ( x m 一1 玎【m 一1 】 ) 一1 ) 尸+ 1 ) 一1 = 厂 ) , ) m - i f ( y ) f m 一1j ( f ) 一1 广+ 1 ) 一1 = , ) 肌f ( y ) f m _ 1 ( ,0 ) ) 一1 尸”一2 ( 厂 ) ) 厂( , ) ) 一1 尸+ 1 ) 一1 = 厂 ) m f ( y ) f m ) 一1 尸一1 ) 厂0 ) 一1 尸+ 1 ) 一1 :厂0 ) m 厂( y ) 厂旧 ( 厂0 ) ) 一l ,vz ,y g 因此命题( 1 ) 成立 ( 2 ) f l :t t - f f f ;j a b e l 群g 上的亚同态,根据定理3 1 1 可得 f k ( x y f ( x ) 一1 ) = f k ( x ) f k ( y ) f k + 1 ) 一1 ,v j ,y g ,v k n ( 3 6 ) 2 1 假设n = m l 时,命题已经成立,即 f r n 一1 】) = 口一1 f m 一1 】 ) 忉一1 】( 口) ,v xeg ,vaea ( f ) 2 2 ,) = a - l f ( x ) a f ( a ) f ( a ) 一1 f ( f ( x ) a ) f 2 ( a ) f 2 ( 订) 一1 f 2 ( f ( x ) a ) f 3 ( 日) 尸一1 ( n ) 一1 尸一1 ( f ( x ) a ) f ma ) = a - l f ( x ) a f ( f ( x ) a ) f 2 ( f ( x ) a ) 尸一1 ( f ( x ) a ) f m ( a ) = a - ! f ( x ) a f m 一1 】( , ) 口) 尸( 口) = a - i f ( x ) a a 一1 厂【m 一1 】( ,( x ) ) 订,旧一1 】( 口) 尸( 口) = a - i f ( x ) f m 一1 】( 厂 ) ) 日, m 一1 】( 口) ,( 口) :a - 1 厂嘲 ) 口厂f 小 ( n ) ,v x g ,v 口ea ( f ) 从而( 3 7 ) 式成立 当g 为a b e l 群时, 由此命题得证 ,m ) = a - l f n l ( x ) a f 忍 ( 口) = ,m 0 ) ,m ( 口) ,v x g ,v ae a ( f ) 口 3 2 结论 通过对a b e l 群上亚同态的性质的讨论,我们得到对- t - a b e l 群上亚同态厂及 任意自然数,l ,尸仍是该群上的亚同态,并且由厂的表达式可得出尸的表达式另 外,由a b e l 群上亚同态厂及任意自然数n ,我们引进了一个新的映射厂,并得出厂【n 】在 该群上的有关亚同态的一些性质由这些性质可以看出,虽然在一般情况下,厂m 并 不是群上的亚同态,但就某些性质而言,该映射却与亚同态有相似性因此,本章所 得出的有j e , a b e l 群上亚同态一些性质结论,将为以后的研究做铺垫 参考文献 参考文献 【1 】d r i n f e l dv g o ns o m eu n s o l v e dp r o b l e mi nq u a n t u m t h e o r yp 1 l e c t u r en o t e si n m a t h ,1 5 1 0 ,n e wy o r k :s p r i n g e r - v e r l a g ,1 9 9 2 :1 - 8 【2 】顾沛集合上的y a n g b a x t e r 方程的又一个解与”群上的亚同态”叨科学通 报,1 9 9 7 ,4 2 ( 5 ) :1 0 6 2 1 0 6 5 【3 】g up e i s o m ep r o p e r t i e so ft h em e t a h o m o m o r p h i s m so ng r o u p s 【j 】a d v a n c e si n m a t h e m a t i c s ,1 9 9 8 ,2 7 ( 2 ) :1 8 9 1 9 0 【4 】d i n gl o n g y u n ,g up e i ac h a r a c t e r i c a t i o no fm a t a h o m o m o r p h i s m so na b e l i a n g r o u p s 【j 】n o r t h e a s t m a t h j 2 0 0 6 ,2 2 ( 4 ) :3 7 9 3 8 2 【5 】林磊,顾沛群上亚同态的一些例子 j 】华东师范大学学报,2 0 0 0 ,3 :7 11 【6 】顾沛关于群上亚同态的几个例子【j 】南开大学学报,1 9 9 8 ,3 1 ( 2 ) :7 1 7 3 【7 】丁龙云,顾沛群上亚同态的一个结
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