a的中心化子做成pn乘n的交换子环的充要条件
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a的中心化子做成pn乘n的交换子环的充要条件
首先,我们需要了解一些基本概念:
1. 中心化子:对于一个群G,其中心化子Z(G)定义为所有固定群G中任意元素g的子群,即Z(G)={z∈G | zg=gz}。
2. 乘积交换子群:对于一个群G,其乘积交换子群定义为所有能表示为若干个G中元素乘积的群,且满足任意两个元素之间都可交换。
即H={h∈G | h=g1g2...gn, g1,g2,...,gn∈G, gi与gj可交换}。
有了以上的基础知识,我们可以回答该问题:
设A为群G的子群。
则A是G的中心化子的充分必要条件是A是G的一个乘积交换子群。
其中,“充分必要条件”表示条件是等价的,即如果A是G的中心化子,则A 一定是G的乘积交换子群,反之亦然。
证明:
必要性(即给定A为G的中心化子时,证明A是G的乘积交换子群):
由于A为G的中心化子,所以对于任意g∈G,都有gz=zg,其中z∈A。
因此,对于任意h∈A,都有gh=hg。
同时,由于A是G的子群,所以A中的任意元素也都属于G,因此A也满足乘积封闭性。
所以A是G的一个交换子群。
接下来,我们需要证明A是乘积交换子群。
设a1,a2,...,an∈A,且任意两个元素之间都可交换,则有:
a1a2...an = a2a1...an = ... = an...a2a1
因此,A是G的一个乘积交换子群。
充分性(即给定A是G的乘积交换子群时,证明A是G的中心化子):
对于任意a∈A和任意g∈G,我们需要证明ag=ga。
由于A是乘积交换子群,所以可以将a表示为若干个G中元素的乘积,且这些元素都可交换。
即a=g1g2...gn,其中g1,g2,...,gn∈G,且gi与gj可交换。
因此,我们有:
ag = g1g2...gn g = g1g2...gn-1 (ggng-1) (1)
ga = g g1g2...gn = g1g2...gn-1 (ggng-1)...gg1
由于ggng-1和gng-1g都在G中,因此它们可交换。
因此,我们可以将上式变形为:
ag = g1g2...gn-1 (ggng-1)gng-2 (1)
ga = g1g2...gn-1 ggng-1gng-2...g1
由于ggng-1和gng-1g可交换,因此上式中的两个乘积是相等的,即ag=ga。
因此,A是G的中心化子。
综上所述,A是G的中心化子的充分必要条件是A是G的一个乘积交换子群。