循环群有多少个生成元?

如题所述

解: 

设a是阶数为5的循环群的生成元,因在比5小的正整数中有且仅有2,3,4与5互质,所以a4,a3,a2也是生成元,因此生成元个数为4。 

设a是阶数为6的循环群的生成元,因在比6小的正整数中有且仅有5与6互质,所以5a也是生成元,因此生成元个数为2。

设a是阶数为14的循环群的生成元,因在比14小的正整数中有且仅有3,5,9,11,13与

14互质,所以a13,a11,a9,a5,a3,也是生成元,因此生成元个数为6。

设a是阶数为15的循环群的生成元,因在比15小的正整数中有且仅有2,4,8,11,13,14与15互质,所以a14,a13,a11,a8,a4,a2,也是生成元,因此生成元个数为7。

扩展资料

循环群的性质有以下:

一.定理1

设(a)是—个循环群,

(1)若|a|=∞,则(a)与整数加群Z同构;

(2)若IaI=n,则(a)与模n的剩余类加群Zn同构。

证(1)|a|=∞,则当m≠n时,

am≠an,(a)={…,a-2,a-1,e,a1,a2,…}。

于是令 φ:(a)→Z,am→m可以证明这是循环群(a)到整数加群Z的一个双射,且

φ(am·an)=φ(am+n)=m+n=φ(am)+φ(an),

故φ是(a)到Z的一个同构映射,所以(a)≌Z。

(2)设IaI=n,则(a)={e,a,a2,…,an-1}

令 σ:(a)→Zn,am→[m]。

若有m,m′∈Z,m′>m使得am=am',则am'-m=e,而an=e,所以n | m'-m,即m'=m(mod n),因此[m′]=[m],故σ是(a)到Zn的—个映射。

又∀[0]≤[k]≤[n-1],有ak∈(a),使得[k]=σ(ak),且若am≠am′,则σ(am)≠σ(am′),同时∀am、am′∈(a),

σ(am·am')=σ(am+m')

=[m+m′]=[m]+[m′]

=σ(am)+σ(am′),

所以σ是(a)到Zn的一个同构映射,即(a)≌Zn。

二.定理2

有且仅有两个元1和-1可以作为整数加群Z的生成元,且在Z中除零元外,每个元的阶都是无限的。

证已证1和-1可以作为整数加群Z的生成元,如果另有k是生成元,则(k)=(1)=Z,这时由1∈(k)={km,m∈Z},即存在m∈Z,使1=km,于是k=m=±1,所以只有两个元1与-1可以作为整数加群Z的生成元。

若k∈Z,k≠0,则∀m,n∈Z,m≠n,有mk≠nk,所以IkI=∞

说明,有且仅有两个元a与a-1可以作为无限循环群(a)的生成元,在无限循环群(a)中除单位元的阶是1以外,其余元的阶都是无限的。

三.定理3

在模n的剩余类Zn中,有

(1)|[k]|=n/(k,n)

(2)[k]是Zn的生成元<=>(k,n)=1。

证 (1)由定理可得。

(2)若[k]∈Zn,则([k])⊆Zn,由(1)与(k,n)=1知|[k]|=n,所以|([k])|=n,Zn=([k])

反之,设[k]是Zn的生成元,有([k])=Zn,所以|([k])|=n,由(1)知(k,n)=1。

此定理说明|(a)| =n时,(ak)=(a)<=>(k,n)=1。

参考资料来源:百度百科--循环群

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