Zm 何時為迴圈群?

時間 2021-06-04 21:31:53

1樓:W7279

本文使用 Zhihu On VSCode 創作並發布設 是奇素數, 由於 是域, 且 有限, 我們知道它是迴圈群.

現在考慮 , 其中 1" eeimg="1"/>. 我們引入它是 的子環. 它的每個元素可唯一寫作 的形式, 其中 , 和 互素. 定義 . 我們有同構 .

(其實 在這裡不是必要的).

我們記則有 .

引理 1.(1) 設 . 設 . 則 .

(2) 設 . 設 . 設 是和 互素的正整數, 則 .

證明. 記 , 其中 . 我們有

其中 n+1" eeimg="1"/>. 由於 , 我們有 .

若 和 互素, 我們有

其中 n" eeimg="1"/>. 由 , 我們有 .

推論.設 , 且 . 我們有 .

現在, 考慮正合列

其中 . 有 . 由於 , 我們有 .

我們接下來證明 是迴圈群. 取 , (如, 取 ), 設 是正整數, 則

我們有 , 且 . 故 生成 , 從而 是迴圈群.

現在, 由於 知道 是迴圈群.

接下來給出 的結構m 其中 . 我們需要接下來的修改的引理引理 1'.(1) 設 . 設 . 則 .

(2) 設 . 設 . 設 是和 互素的正整數, 則 .

證明是類似的.

推論.設 , 且 . 我們有 .

現在, 考慮 和正合列

其中 . 顯然 和 . 故 . 接下來證明 是 階迴圈群.

考慮 . 我們有

故 在 中的像是 階的, 從而 生成 .

綜上, 我們有, 當 是奇素數, 時,

是迴圈群. 其中 是模 的乙個原根. 以及設 , 其中 是兩兩不同的奇素數. 由中國剩餘定理, 有若 是迴圈群, 則以上因子是階兩兩互素的迴圈群. 從而只可能是 或 .

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