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离散数学《图论与代数结构》第15周习题

证明:6 阶群 G 有且只有一个 3 阶子群


存在性

若 G 为 6 阶循环群,设 G=<a>,则<a^2>是一个 3 阶子群。

否则,假设 G 没有 3 阶子群。则 G 的元素的阶数只能为 1,2. 对于阶数为 1 或 2 的元素. 则,故取 G 中两个不同元素,可构造群,阶为 4,与 Lagrange 定理矛盾。

综上,G 一定存在 3 阶子群。

唯一性

若 G 有 2 个 3 阶子群<a><b>,则 G 至少有 4 个 3 阶元:a, a^2, b, b^2. 那么有 e, a, a^2, b, b^2, ab, a^2b^2 这 7 个元素两两不同,与 G 的阶为 6 矛盾。

综上,6 阶群 G 有且仅有一个 3 阶子群。