Tải bản đầy đủ (.pdf) (57 trang)

Bài tập Đại số đại cương

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (432.38 KB, 57 trang )

Bộ giáo dục và đào tạo
đại học huế
trờng đại học khoa học

nguyễn gia định






BàI TậP


ĐạI Số ĐạI CƯƠNG








R
Im
R/Ker














huế 2007

B
`
AI T
ˆ
A
.
P CHU
.
O
.
NG I – NH
´
OM
1.
Trˆen tˆa
.
pho
.
.
p Q c´ac sˆo

´
h˜u
.
utı

, x´et ph´ep to´an ∗ x´ac d¯i
.
nh nhu
.
sau:
∀a, b ∈ Q,a∗ b = a + b + ab.
a) Q c`ung ph´ep to´an ∗ c´o pha

il`amˆo
.
t nh´om khˆong? Ta
.
i sao?
b) Ch´u
.
ng minh Q \{−1} c`ung ph´ep to´an ∗ ta
.
o th`anh mˆo
.
t nh´om.
2.
Ch´u
.
ng minh tˆa
.

pho
.
.
p G = {(a, b) | a, b ∈ R,b=0} c`ung ph´ep to´an k´y hiˆe
.
u
nhˆan
∀(a, b), (a

,b

) ∈ G, (a, b)(a

,b

)=(ab

+ a

,bb

)
l`a mˆo
.
t nh´om v`a H = {(a, 1) | a ∈ R} l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
3.

Cho G = R

× R (v´o
.
i R l`a tˆa
.
pho
.
.
p c´ac sˆo
´
thu
.
.
cv`aR

= R\{0})v`a∗ l`a ph´ep
to´an trˆen G x´ac d¯i
.
nh bo
.

i:
(x, y) ∗ (x

,y

)=(xx

,xy


+
y
x

).
a) Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng (G,∗) l`a mˆo
.
t nh´om.
b) Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng v´o
.
ibˆa
´
tk`yk ∈ R,tˆa
.
pho
.
.
p H
k

= {(x, k(x−
1
x
)) | x ∈ R

}
l`a mˆo
.
t nh´om con giao ho´an cu

a G.
c) H˜ay x´ac d¯i
.
nh tˆam Z(G)cu

a G.
4.
Trˆen tˆa
.
pho
.
.
p G =[0, 1) = {x ∈ R | 0 ≤ x<1}, x´et ph´ep to´an ⊕ nhu
.
sau:
∀x, y ∈ G, x⊕ y = x + y − [x + y](o
.

d¯ˆay [x + y] l`a phˆa
`

n nguyˆen cu

a x + y).
a) Ch´u
.
ng minh (G,⊕) l`a mˆo
.
t nh´om abel.
b) Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng ´anh xa
.
f : G −→ C

x´ac d¯i
.
nh bo
.

i f (x) = cos 2πx +
i sin 2πx, l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om, trong d¯´o C


l`a nh´om nhˆan c´ac sˆo
´
ph´u
.
c kh´ac 0.
5.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng mˆo
.
t nh´om m`a khˆong c´o nh´om con thu
.
.
csu
.
.
l`a nh´om d¯o
.
n
vi
.
ho˘a
.
c l`a nh´om cyclic c´o cˆa
´
p nguyˆen tˆo
´
.

6.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om v`a H l`a mˆo
.
t nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a G sao cho H ⊂
Z(G). Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng nˆe
´
u G/H l`a mˆo
.
t nh´om cyclic th`ı G l`a nh´om abel.
7.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om nhˆan v`a H l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.Ch´u
.

ng minh:
a) Nˆe
´
u[G : H]=2th`ıHG.
b) Nˆe
´
u HGv`a [G : H]=m th`ı a
m
∈ H, ∀a ∈ G.
Typeset by A
M
S-T
E
X
8.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om nhˆan, A v`a B l`a hai nh´om con cu

a G.K´yhiˆe
.
u:
AB = {ab | a ∈ A v`a b ∈ B},BA= {ba | b ∈ B v`a a ∈ A}.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng AB l`a mˆo
.
t nh´om con cu


a G khi v`a chı

khi AB = BA.
9.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om, A,B,C l`a c´ac nh´om con cu

a G.Ch´u
.
ng minh:
a) A ∩ B l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
b) A ∪ B l`a nh´om con cu

a G khi v`a chı

khi A ⊂ B ho˘a
.
c B ⊂ A.
c) Nˆe
´
u C ⊂ A ∪ B th`ı C ⊂ A ho˘a
.
c C ⊂ B.
10.

Cho G l`a mˆo
.
t nh´om nhˆan c´o t´ınh chˆa
´
t: ∀x ∈ G, x
2
= 1, v´o
.
i 1 l`a phˆa
`
ntu
.

trung ho`a cu

a nh´om G.Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng:
a) G l`a mˆo
.
t nh´om aben.
b) Nˆe
´
u G l`a nh´om h˜u
.
uha

.
n th`ı tˆo
`
nta
.
isˆo
´
tu
.
.
nhiˆen n sao cho sˆo
´
phˆa
`
ntu
.

cu

a
nh´om G b˘a
`
ng 2
n
.
11.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om v`a A,B,C,Kl`a c´ac nh´om con cu


a G.Ch´u
.
ng minh
r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u A ⊂ C th`ı AB ∩ C = A(B ∩ C). (Lu
.
u´yr˘a
`
ng AB khˆong nhˆa
´
t thiˆe
´
t
l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.)
b) Nˆe
´
u A ⊂ B, A∩ K = B ∩ K v`a AK = BK th`ı A = B.
12.
a) X´et tru
.
`o
.

ng Z
13
c´ac sˆo
´
nguyˆen mˆod¯ulˆo 13. H˜ay lˆa
.
pba

ng nhˆan cu

a Z
13
.
Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng Z

13
= Z
13
\{0} l`a mˆo
.
t nh´om cyclic.
b) X´et tru
.
`o

.
ng R c´ac sˆo
´
thu
.
.
c. Khi d¯´o R

= R \{0} c´o pha

i l`a mˆo
.
t nh´om
cyclic khˆong?
13.
Trong nh´om nhˆan C

c´ac sˆo
´
ph´u
.
c kh´ac khˆong, h˜ay x´ac d¯i
.
nh nh´om con
cyclic sinh bo
.

i phˆa
`
ntu

.

x ∈ C

, trong d¯´o
a) x = −

2
2
+

2
2
i,
b) x = cos

7
+ i sin

7
.
14.
Cho S
3
l`a tˆa
.
pho
.
.
ptˆa

´
tca

c´ac ho´an vi
.
cu

atˆa
.
pho
.
.
p {1, 2, 3}.
a) H˜ay lˆa
.
pba

ng nhˆan cu

a S
3
,ch´u
.
ng to

S
3
l`a mˆo
.
t nh´om.

b) T`ım tˆa
´
tca

c´ac nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a S
3
.
c) Cho G
1
v`a G
2
l`a hai nh´om c´o cˆa
´
plˆa
`
nlu
.
o
.
.
t l`a 24 v`a 30. Cho G
3
l`a nh´om
khˆong giao ho´an v`a l`a a


nh d¯ˆo
`
ng cˆa
´
ucu

aca

G
1
v`a G
2
. Mˆo ta

nh´om G
3
(qua
ph´ep d¯˘a

ng cˆa
´
u).
15.
X´et nh´om Q c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı


v´o
.
i ph´ep cˆo
.
ng thˆong thu
.
`o
.
ng. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
3
a) Q khˆong l`a nh´om cyclic;
b) Q/Z c´o d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i Q khˆong?
16.
K´y hiˆe
.
u H =


mb
0 1


∈ GL(2, Z
7
) | m, b ∈ Z
7
,m= ±1

, trong d¯´o
GL(2, Z
7
) l`a nh´om nhˆan c´ac ma trˆa
.
n vuˆong cˆa
´
p2kha

nghi
.
ch lˆa
´
yhˆe
.
sˆo
´
trˆen
tru
.
`o
.
ng Z

7
c´ac sˆo
´
nguyˆen mˆod¯ulˆo 7. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) H l`a nh´om con cu

a nh´om GL(2, Z
7
) c´o 14 phˆa
`
ntu
.

.
b) Mo
.
i phˆa
`
ntu
.

cu

a H c´o thˆe

viˆe

´
td¯u
.
o
.
.
c duy nhˆa
´
tdu
.
´o
.
ida
.
ng A
i
B
j
, trong
d¯ ´o 0 ≤ i<7, 0 ≤ j<2v`aA =

1 1
0 1

,B=


1 0
0 1


.
17.
Cho G l`a nh´om nhˆan d¯u
.
o
.
.
c sinh bo
.

i hai phˆa
`
ntu
.

x v`a y v´o
.
i c´ac quan hˆe
.
:
x
3
= y
2
=(xy)
2
=1.
a) X´ac d¯i
.
nh c´ac phˆa

`
ntu
.

cu

a nh´om G v`a lˆa
.
pba

ng nhˆan cu

a G.
b) T`ım tˆa
´
tca

c´ac nh´om con cu

a nh´om G.
18.
Cho G l`a nh´om v´o
.
i ph´ep nhˆan ma trˆa
.
n, d¯u
.
o
.
.

c sinh bo
.

i hai ma trˆa
.
nhˆe
.
sˆo
´
thu
.
.
c A =

01
−10

v`a B =

01
10

.
a) X´ac d¯i
.
nh c´ac phˆa
`
ntu
.


cu

a nh´om G.
b) T`ım tˆa
´
tca

c´ac nh´om con cu

a G.
19.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om nhˆan v`a n l`a mˆo
.
tsˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng sao cho
f
n
: G −→ G : x → x
n
l`a mˆo
.
t to`an cˆa
´

u nh´om. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) x
n−1
y = yx
n−1
, ∀x, y ∈ G.
b) V´o
.
i n =3,Gl`a mˆo
.
t nh´om aben.
20.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om sao cho c´o mˆo
.
tsˆo
´
nguyˆen n>1 thoa

m˜an (xy)
n
=
x
n
y

n
, ∀x, y ∈ G.Go
.
i G
(n)
= {x
n
| x ∈ G} v`a G
(n)
= {x ∈ G | x
n
=1}.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) G
(n)
Gv`a G
(n)
G.
b) G/G
(n)

=
G
(n)
.
21.

a) Cho H l`a nh´om con cu

a nh´om nhˆan C

= C \{0} gˆo
`
m c´ac sˆo
´
ph´u
.
cc´o
mˆod¯un b˘a
`
ng 1, R

+
l`a nh´om nhˆan gˆo
`
m c´ac sˆo
´
thu
.
.
cdu
.
o
.
ng. Ch´u
.
ng minh r˘a

`
ng
C

/H d¯ ˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i R

+
.
4
b) Cho f : G −→ H l`a mˆo
.
t to`an cˆa
´
u nh´om, M l`a mˆo
.
t nh´om con chuˆa

nt˘a
´
c
cu

a H , N = f
−1

(M). Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng N l`a nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a G v`a
G/N d¯ ˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i H/M.
22.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u G l`a nh´om cyclic th`ı Aut(G) l`a nh´om aben.
b) Nˆe
´
u G l`a nh´om cyclic cˆa

´
p p nguyˆen tˆo
´
th`ı Aut(G) l`a cyclic cˆa
´
p p − 1.
23.
Cho f : G −→ K l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
ucˆa
´
pcu

a G l`a h˜u
.
uha
.
nth`ıcˆa
´

pcu

a f(G) chia hˆe
´
tcˆa
´
pcu

a G.
b) Nˆe
´
u H l`a nh´om con c´o chı

sˆo
´
n trong G, Kerf ⊂ H v`a f l`a to`an cˆa
´
uth`ı
f(H) c´o chı

sˆo
´
n trong K.
24.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om, C
g
: G −→ G l`a ´anh xa
.

v´o
.
i g ∈ G x´ac d¯i
.
nh bo
.

i C
g
(x)=
gxg
−1
.Go
.
i Aut(G)={f : G −→ G | f l`a d¯˘a

ng cˆa
´
u } , Inn(G)={C
g
| g ∈ G}.
Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng:
a) C
g

l`a mˆo
.
ttu
.
.
d¯ ˘a

ng cˆa
´
u, Aut(G)l`amˆo
.
t nh´om v´o
.
i ph´ep to´an ho
.
.
p th`anh
v`a Inn(G)l`amˆo
.
t nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a Aut(G).
b) Z(G)={a ∈ G | ax = xa , ∀x ∈ G} l`a mˆo
.
t nh´om con chuˆa


nt˘a
´
ccu

a G
(go
.
i l`a tˆam cu

a nh´om G)v`aG/Z(G)

=
Inn(G).
25.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om, v´o
.
i x, y ∈ G,k´yhiˆe
.
u[x, y]=x
−1
y
−1
xy (go
.
i l`a giao
ho´an tu
.


cu

a x v`a y). Go
.
i[G, G] l`a nh´om con cu

a G sinh ra bo
.

itˆa
.
p {[x, y] | x, y ∈
G}.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) [G, G] l`a nh´om con chuˆa

nt˘a
´
c nho

nhˆa
´
tcu

a G sao cho G/[G, G] l`a aben.
b) [xy, z]=y
−1

[x, z]y[y, z], ∀x,y,z∈ G;
c) Nˆe
´
u[G, G] ⊂ Z(G) (tˆam cu

a G) th`ı v´o
.
i a ∈ G, ´anh xa
.
f : G −→ G x´ac
d¯ i
.
nh bo
.

i f(x)=[x, a] l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u. T`ım Ker(f).
d) H˜ay x´ac d¯i
.
nh [S
3
,S
3
], trong d¯´o S
3

l`a nh´om c´ac ho´an vi
.
cu

a3sˆo
´
1, 2, 3
v`a ch´u
.
ng minh S
3
/S

3

=
Z
2
.
26.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om, a ∈ G l`a phˆa
`
ntu
.

c´o cˆa
´
ph˜u

.
uha
.
n n.Ch´u
.
ng minh
r˘a
`
ng v´o
.
imo
.
isˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng m,cˆa
´
pcu

a phˆa
`
ntu
.

a
m
l`a

ord (a
m
)=
n
(m, n)
,
trong d¯´o (m, n)l`au
.
´o
.
c chung l´o
.
n nhˆa
´
tcu

a m v`a n.
27.
a) Cho G =<g>l`a nh´om cyclic cˆa
´
p 168. T`ım cˆa
´
pcu

a phˆa
`
ntu
.

g

132
.
b) T`ım tˆa
´
tca

c´ac phˆa
`
ntu
.

cˆa
´
p 14 cu

a nh´om cˆo
.
ng Z
140
c´ac sˆo
´
nguyˆen mˆod¯ulˆo
140.
5
28.
Cho C l`a mˆo
.
t nh´om cyclic sinh bo
.


i phˆa
`
ntu
.

a.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u G l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a C th`ı G c˜ung l`a mˆo
.
t nh´om cyclic.
b) Nˆe
´
u C l`a nh´om h˜u
.
uha
.
nv`am l`a sˆo
´
nguyˆen du
.
o

.
ng u
.
´o
.
ccu

a |C| th`ı tˆo
`
n
ta
.
i duy nhˆa
´
t nh´om con G cu

a C sao cho |G| = m.
c) Nˆe
´
u C l`a nh´om vˆo ha
.
nth`ıC c´o 2 phˆa
`
ntu
.

sinh l`a a v`a a
−1
.
d) Nˆe

´
u |C| = n th`ı a
m
l`a phˆa
`
ntu
.

sinh cu

a C khi v`a chı

khi m v`a n nguyˆen
tˆo
´
c`ung nhau.
29.
X´et nh´om cˆo
.
ng Q c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı

.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng ´anh xa

.
f : Q −→ Q l`a
d¯ ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om khi v`a chı

khi tˆo
`
nta
.
i duy nhˆa
´
tmˆo
.
tsˆo
´
a ∈ Q sao cho f(x)=
ax, ∀x ∈ Q.
30.
Cho m v`a n l`a hai sˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng nguyˆen tˆo
´
c`ung nhau. Ch´u

.
ng minh
d¯ ˘a

ng cˆa
´
u nh´om Z
m
× Z
n

=
Z
mn
.T`u
.
d¯´o suy ra Z
3
× Z
2
khˆong d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i
nh´om d¯ˆo
´
ix´u

.
ng S
3
.
31.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om, M v`a N l`a hai nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a G sao cho
G = MN.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng
G/(M ∩ N )

=
G/M × G/N.
32.
a) Trˆen tˆa
.
pho
.
.
p G = Z

3
,v´o
.
i Z l`a tˆa
.
p c´ac sˆo
´
nguyˆen, x´et ph´ep to´an hai
ngˆoi:
∀(a, b, c), (a

,b

,c

) ∈ G, (a, b, c) ∗ (a

,b

,c

)=(a + a

,b+ b

,c+ c

− ba

).

Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng (G,∗)l`amˆo
.
t nh´om khˆong aben.
b) Trˆen tˆa
.
pho
.
.
p R
2
c´ac c˘a
.
psˆo
´
thu
.
.
c, x´et ph´ep to´an ◦:
(x, y) ◦ (x

,y

)=(xx

− yy


,yx

+ xy

).
(R
2
,◦)c´ol`amˆo
.
t nh´om khˆong?
33.
X´et nh´om R c´ac sˆo
´
thu
.
.
cv´o
.
i ph´ep to´an hai ngˆoi:
∀x, y ∈ R,x∗ y = x

1+y
2
+ y

1+x
2
v`a ´anh xa
.
f : R −→ R x´ac d¯i

.
nh bo
.

i f(x)=
e
x
− e
−x
2
.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng f l`a
mˆo
.
td¯˘a

ng cˆa
´
ut`u
.
nh´om (R, +) lˆen nh´om (R,∗).
34.
K´y hiˆe
.
u U
n
l`a nh´om nhˆan c´ac phˆa

`
ntu
.

kha

nghi
.
ch cu

a v`anh Z
n
c´ac sˆo
´
nguyˆen mˆod¯ulˆo n.
a) Lˆa
.
pba

ng nhˆan cu

a U
22
v`a ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng U
22
l`a mˆo

.
t nh´om cyclic.
b) U
24
c´o l`a nh´om cyclic khˆong? V`ı sao?
6
35.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh c´o d¯o
.
nvi
.
1. Trˆen R, x´et ph´ep to´an ∗:
x ∗ y = x + y − xy.
K´y hiˆe
.
u R

= {x ∈ R |∃y ∈ R, x ∗ y = y ∗ x =0}.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) (R

,∗)l`amˆo
.
t nh´om.
b) R



=
U(R), v´o
.
i U (R) l`a nh´om c´ac phˆa
`
ntu
.

kha

nghi
.
ch cu

a v`anh R.
36.
X´et nh´om thay phiˆen A
4
(nh´om con cu

a nh´om d¯ˆo
´
ix´u
.
ng S
4
gˆo
`

m c´ac ph´ep
thˆe
´
ch˘a
˜
nbˆa
.
c 4).
a) Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng nh´om A
4
khˆong c´o nh´om con cˆa
´
p6.
b) T`ım tˆa
´
tca

c´ac p-nh´om con Sylow cu

a A
4
v´o
.
i p = 2 v`a 3.

37.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om h˜u
.
uha
.
nc´ocˆa
´
pl`ap
r
m,v´o
.
i r ≥ 1v`ap |m.Ch´u
.
ng
minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u P l`a mˆo
.
t p-nh´om con Sylow cu

a G v`a H l`a mˆo
.
t p-nh´om sao cho
P ⊂ H ⊂ G th`ı H = P .
b) Nˆe

´
u G chı

c´o p-nh´om con Sylow duy nhˆa
´
tl`aP th`ı PG.
38.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om h˜u
.
uha
.
nc´ocˆa
´
pl`apq, trong d¯´o p v`a q l`a hai sˆo
´
nguyˆen
tˆo
´
m`a p<q.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) G c´o mˆo
.
t v`a chı

mˆo

.
t nh´om con cˆa
´
p q.
b) Nˆe
´
u q =1+kp v´o
.
isˆo
´
nguyˆen k t `u y ´y t h ` ı G l`a nh´om cyclic cˆa
´
p pq.
39.
Cho G l`a mˆo
.
t nh´om nhˆan h˜u
.
uha
.
n sao cho G c´o mˆo
.
ttu
.
.
d¯ ˘a

ng cˆa
´
u ϕ thoa


m˜an ϕ(a) = a, ∀a =1
G
.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) V´o
.
imo
.
i α ∈ G,tˆo
`
nta
.
i g ∈ G sao cho α = g
−1
ϕ(g).
b) Nˆe
´
u ϕ c´o cˆa
´
pb˘a
`
ng 2, t´u
.
cl`aϕ = id v`a ϕ
2
= id th`ı ϕ(α)=α

−1
v´o
.
imo
.
i
α ∈ G v`a G l`a mˆo
.
t nh´om aben c´o cˆa
´
p l`a mˆo
.
tsˆo
´
le

.
7
TRA

L
`
O
.
IV
`
AHU
.
´
O

.
NG D
ˆ
A
˜
N GIA

IB
`
AI T
ˆ
A
.
P
CHU
.
O
.
NG I – NH
´
OM
1.
∀a, b, c ∈ Q, (a∗ b) ∗ c =(a + b + ab)∗ c = a + b + ab + c + ac + bc + abc =
a + b + c + bc + ab + ac + abc = a∗ (b + c + bc)=a ∗ (b ∗ c), hay ph´ep to´an ∗
c´o t´ınh kˆe
´
tho
.
.
p. ∀a ∈ Q,a∗ 0=0∗ a = a hay 0 l`a phˆa

`
ntu
.

d¯ o
.
nvi
.
cu

a Q d¯ ˆo
´
i
v´o
.
i ph´ep to´an ∗. Do d¯´o Q v´o
.
i ph´ep to´an ∗ l`a mˆo
.
tvi
.
nh´om, nhu
.
ng khˆong pha

i
l`a mˆo
.
t nh´om, v`ı phˆa
`

ntu
.

a = −1 khˆong c´o phˆa
`
ntu
.

nghi
.
ch d¯a

o.
T`u
.
a + b + ab +1 = (a + 1)(b + 1), ta c´o ∀a, b ∈ Q \{−1},a∗ b = −1hay
a ∗ b ∈ Q \{−1}. Do d¯´o Q \{−1} l`a mˆo
.
tvi
.
nh´om v´o
.
i ph´ep to´an ∗. Ngo`ai ra,
∀a ∈ Q \{−1},ac´o phˆa
`
ntu
.

nghi
.

ch d¯a

ol`a−
a
1+a
∈ Q \{−1}.Vˆa
.
y Q \{−1}
l`a mˆo
.
t nh´om v´o
.
i ph´ep to´an ∗.
2.
∀(a, b), (a

,b

), (a

,b

) ∈ G, ((a, b)(a

,b

))(a

,b


)=(ab

+ a

,bb

)(a

,b

)=
(ab

b

+ a

b

+ a

,bb

b

)=(a, b)(a

b

+ a


,b

b

)=(a, b)((a

,b

)(a

,b

)) hay
ph´ep to´an nhˆan c´o t´ınh kˆe
´
tho
.
.
p. ∀(a, b) ∈ G, (a, b)(0, 1) = (0, 1)(a, b)=
(a, b) hay (0, 1) l`a phˆa
`
ntu
.

d¯ o
.
nvi
.
cu


a G. ∀(a, b) ∈ G, (a, b)(−
a
b
,
1
b
)=
(−
a
b
,
1
b
)(a, b)=(0, 1) hay (a, b) c´o phˆa
`
ntu
.

nghi
.
ch d¯a

ol`a(−
a
b
,
1
b
). Vˆa

.
y G
l`a mˆo
.
t nh´om.
H = ∅ v`ı(0, 1) ∈ H. ∀(a, 1), (a

, 1) ∈ H, (a, 1)(a

, 1)
−1
=(a, 1)(−
a

1
,
1
1
)=
(a − a

, 1) ∈ H.Vˆa
.
y H l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
3. a)
∀(x, y), (x


,y

), (x

,y

) ∈ G,
((x, y)∗(x

,y

))∗(x

,y

)=(xx

,xy

+
y
x

)∗(x

,y

)=(xx


x

,xx

y

+
xy

x

+
y
x

x

)
=(x(x

x

),x(x

y

+
y

x


)+
y
x

x

)=(x, y) ∗ (x

x

,x

y

+
y

x

)=(x, y) ∗ ((x

,y

) ∗
(x

,y

)).

∀(x, y) ∈ G, (x, y) ∗ (1, 0) = (x, y)=(0, 1) ∗ (x, y).
∀(x, y) ∈ G, (x, y) ∗ (
1
x
,−y)=(1, 0) = (
1
x
,−y) ∗ (x, y).
Vˆa
.
y G l`a mˆo
.
t nh´om.
b) (1, 0) = (1,k(1−
1
1
)) ∈ H
k
nˆen H
k
= ∅.
∀(x, k(x−
1
x
)), (y, k(y −
1
y
)) ∈ H
k
,

(x, k(x−
1
x
))∗(y, k(y−
1
y
))
−1
=(x, k(x−
1
x
))∗(
1
y
,k(
1
y
−y)) = (
x
y
,k(
x
y

y
x
)) ∈
H
k
.

(x, k(x−
1
x
))∗ (y, k(y−
1
y
)) = (xy, k(xy−
1
xy
)) = (y, k(y−
1
y
))∗ (x, k(x−
1
x
)).
Vˆa
.
y H
k
l`a mˆo
.
t nh´om con giao ho´an cu

a G.
8
c) Z(G)={(x, y) | (x, y) ∗ (a, b)=(a, b) ∗ (x, y), ∀(a, b) ∈ G}
= {(x, y) | (xa, xb +
y
a

)=(ax, ay +
b
x
), ∀(a, b) ∈ G}
= {(x, y) | b(x −
1
x
)=y(a −
1
a
), ∀(a, b) ∈ G}
= {(x, y) | x −
1
x
=0,y=0}
= {(1, 0), (−1, 0)}.
4.
Tru
.
´o
.
chˆe
´
t ta c´o ∀x ∈ R, ∀n ∈ Z, [x + n]=[x]+n.
∀x, y ∈ G, (x⊕ y)=x + y − [x + y]=y + x − [y + x]=y ⊕ x.
∀x,y,z∈ G, (x⊕ y)⊕ z = x⊕ y + z − [x⊕ y + z]=x + y − [x + y]+z − [x +
y + z− [x + y]] = x + y + z− [x + y]− [x + y + z]+[x +y]=x +y + z−[x +y + z]=
x + y + z− [y + z]− [x + y + z]+[y + z]=x+ y + z− [y + z]− [x+ y + z− [y + z]] =
x + y ⊕ z − [x + y ⊕ z]=x ⊕ (y ⊕ z).
∀x ∈ G, [x]=0nˆenx ⊕ 0=x +0− [x +0]=x.

∀x ∈ G,nˆe
´
u x =0th`ı0⊕ 0=0,nˆe
´
u x =0th`ı1− x ∈ G v`a x⊕ (1− x)=0.
Vˆa
.
y(G,⊕)l`amˆo
.
t nh´om aben.
b) ∀x, y ∈ G, f(x ⊕ y) = cos 2π(x ⊕ y)+i sin 2π(x ⊕ y) = cos(2πx +2πy−
2π[x + y]) + i sin(2πx +2πy − 2π[x + y]) = cos(2πx +2πy)+i sin(2πx +2πy)=
(cos 2πx + i sin 2πx)(cos 2πy + i sin 2πy)=f (x)f (y).
Vˆa
.
y f l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om.
5.
Gia

su
.

G l`a mˆo
.

t nh´om m`a khˆong c´o nh´om con thu
.
.
csu
.
.
n`ao. Nˆe
´
u G = {1}
th`ı tˆo
`
nta
.
i a ∈ G v´o
.
i a = 1. Nh´om con <a>cu

a G sinh ra bo
.

i a kh´ac {1}
nˆen pha

ib˘a
`
ng G hay G l`a nh´om cyclic. Nˆe
´
u G c´o cˆa
´
p p v`a gia


su
.

p = mn v´o
.
i
1 <m,n<pth`ı G c´o nh´om con cˆa
´
p m, d¯ˆay l`a nh´om con thu
.
.
csu
.
.
cu

a G.D
-
iˆe
`
u
mˆau thuˆa

n n`ay dˆa
˜
n d¯ ˆe
´
n p l`a sˆo
´

nguyˆen tˆo
´
.
6.
Gia

su
.

G/H = <aH>(a ∈ G). ∀x, y ∈ G, ∃m, n ∈ Z sao cho xH =
(aH)
m
= a
m
H, yH =(aH)
n
= a
n
H. Khi d¯´o x = a
m
u v`a y = a
n
v,v´o
.
i
u, v ∈ H (nˆen thuˆo
.
c Z(G)).
xy = a
m

ua
n
v = a
m
a
n
uv = a
m+n
vu = a
n
a
m
vu = a
n
va
m
u = yx.
Vˆa
.
y G l`a mˆo
.
t nh´om aben.
7.
a) G c´o d¯´ung hai l´o
.
pkˆe
`
l`a xH v`a H, trong d¯´o x/∈ H. Khi d¯´o, v´o
.
imo

.
i
g ∈ G = H ∪ xH,v´o
.
imo
.
i a ∈ H,tac´ogag
−1
∈ H khi g ∈ H v`a khi g/∈ H
ngh˜ıa l`a g = xh v´o
.
i h ∈ H th`ı gag
−1
= xhah
−1
x
−1
∈ H,v`ınˆe
´
u ngu
.
o
.
.
cla
.
i
xhah
−1
x

−1
= xh

v´o
.
i h

∈ H hay x = h

−1
hah
−1
∈ H,d¯iˆe
`
u n`ay vˆo l´y. Do d¯´o
HG.
b) Do HG nˆen ta c´o nh´om thu
.
o
.
ng G/H c´o cˆa
´
pl`a|G/H| =[G : H]=m.
Do d¯´o v´o
.
imo
.
i a ∈ G, aH ∈ G/H,tac´oa
m
H =(aH)

m
= H hay a
m
∈ H.
9
8.
– AB ≤ G:
x ∈ AB ⇒ x
−1
∈ AB (v`ı AB ≤ G) ⇒ x
−1
= ab, a ∈ A, b ∈ B ⇒ x =
b
−1
a
−1
∈ BA (v`ı b
−1
∈ B v`a a
−1
∈ A). Do d¯´o AB ⊂ BA.
x ∈ BA ⇒ x = ba, b ∈ B, a ∈ A ⇒ x
−1
= a
−1
b
−1
∈ AB (v`ı a
−1
∈ A v`a

b
−1
∈ B) ⇒ x ∈ AB (v`ı AB ≤ G). Do d¯´o BA ⊂ AB.
Vˆa
.
y AB = BA.
– AB = BA:
1=1.1 ∈ AB ⇒ AB = ∅.
x, x
1
∈ AB ⇒ x = ab, x
1
= a
1
b
1
,a,a
1
∈ A, b, b
1
∈ B ⇒ xx
−1
1
= abb
−1
1
a
−1
1
.

b

= bb
−1
1
∈ B ⇒ b

a
−1
1
∈ BA = AB ⇒ b

a
−1
1
= a
2
b
2
,a
2
∈ A, b
2
∈ B ⇒
xx
−1
1
= ab

a

−1
1
= aa
2
b
2
∈ AB (v`ı aa
2
∈ A v`a b
2
∈ B).
Vˆa
.
y AB l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
9.
a) K´y hiˆe
.
u1l`ad¯o
.
nvi
.
cu

a G.
1 ∈ A ∧ 1 ∈ B ⇒ 1 ∈ A ∩ B ⇒ A ∩ B = ∅.
∀x, y ∈ A ∩ B ⇒ x, y ∈ A ∧ x, y ∈ B ⇒ xy

−1
∈ A ∧ xy
−1
∈ B ⇒
xy
−1
∈ A ∩ B.
Vˆa
.
y A ∩ B l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
b) Gia

su
.

A ∪ B l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G v`a A ⊂ B. Khi d¯´o ∃a ∈ A, a /∈ B
v`a ∀b ∈ B, c = ab ∈ A ∪ B (v`ı A ∪ B l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G)hayc ∈ A ho˘a
.

c
c ∈ B.Nˆe
´
u c ∈ B th`ı a = cb
−1
∈ B, mˆau thuˆa

nv´o
.
i a/∈ B.Vˆa
.
y c ∈ A, suy ra
b = a
−1
c ∈ A. Do d¯´o B ⊂ A.
Ngu
.
o
.
.
cla
.
i, nˆe
´
u A ⊂ B th`ı A∪ B = B l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G v`a nˆe
´

u B ⊂ A
th`ı A ∪ B = A l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G.
c) Gia

su
.

C ⊂ A ∪ B v`a C ⊂ A. Khi d¯´o ∃c
0
∈ C, c
0
/∈ A nˆen c
0
∈ B (v`ı
c
0
∈ A ∪ B).
∀c ∈ C (⇒ c ∈ A∪B ⇒ c ∈ A ∨ c ∈ B) ⇒ b = cc
0
∈ C ⇒ b ∈ A ∨ b ∈ B.
–V´o
.
i c ∈ A,nˆe
´
u b ∈ A th`ı c
0

= c
−1
b ∈ A, mˆau thuˆa

nv´o
.
i c
0
/∈ A.Vˆa
.
y
b ∈ B,nˆenc = bc
−1
0
∈ B.
–V´o
.
i c ∈ B th`ı b`ai to´an d¯u
.
o
.
.
cch´u
.
ng minh; t´u
.
c l`a, C ⊂ B.
10.
a) ∀x, y ∈ G, x
2

y
2
=(xy)
2
(= 1) hay xxyy = xyxy, do d¯´o xy = yx.Vˆa
.
y G
l`a mˆo
.
t nh´om aben.
b) Xem ph´ep to´an trˆen G l`a ph´ep cˆo
.
ng, khi d¯´o ta c´o 2x =0, ∀x ∈ G.V`ı
vˆa
.
y c´o ph´ep nhˆan vˆo hu
.
´o
.
ng cu

a Z
2
lˆen G:

a ∈ Z
2
, ∀x ∈ G, ax = ax.
Kiˆe


mch´u
.
ng dˆe
˜
d`ang G l`a mˆo
.
t Z
2
- khˆong gian vecto
.
,doG h˜u
.
uha
.
nnˆenG
l`a khˆong gian vecto
.
h˜u
.
uha
.
nchiˆe
`
u. Gia

su
.

dim G = n. Khi d¯´o G


=
Z
n
2
hay
|G| =2
n
.
10
11.
a) Cho ac ∈ A(B ∩ C), trong d¯´o a ∈ A v`a c ∈ B ∩ C. Khi d¯´o ac ∈ AB
v`a ac ∈ aC = C.V`ıthˆe
´
A(B ∩ C) ⊂ AB ∩ C.M˘a
.
t kh´ac, nˆe
´
u ab ∈ AB ∩ C,
trong d¯´o a ∈ A v`a b ∈ B th`ı b ∈ a
−1
C = C v`a v`ı vˆa
.
y ab ∈ A(B ∩ C). Vˆa
.
y
AB ∩ C ⊂ A(B ∩ C).
b) Theo a) v`a c´ac gia

thiˆe
´

t, ta c´o
A = A(A ∩ K)=A(B ∩ K)=AK ∩ B = BK ∩ B = B.
12.
a) Ba

ng nhˆan cu

a Z
13
:
. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2 0 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 9 11
3 0 3 6 9 12 2 5 8 11 1 4 7 10
4 0 4 8 12 3 7 11 2 6 10 1 5 9
5 0 5 10 2 7 12 4 9 1 6 11 3 8
6 0 6 12 5 11 4 10 3 9 2 8 1 7
7 0 7 1 8 2 9 3 10 4 11 5 12 6
8 0 8 3 11 6 1 9 4 12 7 2 10 5
9 0 9 5 1 10 6 2 11 7 3 12 8 4
10 0 10 7 4 1 11 8 5 2 12 9 6 3
11 0 11 9 7 5 3 1 12 10 8 6 4 2
12 0 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
2
1
= 2, 2
2
= 4, 2
3

= 8, 2
4
= 3, 2
5
= 6, 2
6
= 12,
2
7
= 11, 2
8
= 9, 2
9
= 5, 2
10
= 10, 2
11
= 7, 2
12
= 1.
Nhu
.
vˆa
.
y, Z

13
l`a mˆo
.
t nh´om cyclic v´o

.
i phˆa
`
ntu
.

sinh l`a
2.
b) Gia

su
.

R

l`a mˆo
.
t nh´om cyclic sinh bo
.

i x, ngh˜ıa l`a
R

= {x
n
| n ∈ Z}.
Khi d¯´o ´anh xa
.
f : Z −→ R


cho bo
.

i f (n)=x
n
l`a mˆo
.
t to`an ´anh, nˆen R

l`a khˆong
qu´a d¯ˆe
´
md¯u
.
o
.
.
c. D
-
iˆe
`
u n`ay vˆo l´y v`ı R

l`a tˆa
.
pho
.
.
pvˆoha
.

n khˆong d¯ˆe
´
md¯u
.
o
.
.
c. Vˆa
.
y
R

khˆong l`a nh´om cyclic.
11
13.
a)
x = −

2
2
+

2
2
i, x
2
= −i, x
3
=


2
2
+

2
2
i, x
4
= −1,
x
5
=

2
2


2
2
i, x
6
= i, x
7
= −

2
2


2

2
i, x
8
=1.
Vˆa
.
y <x>= {1,x,x
2
,x
3
,x
4
,x
5
,x
6
,x
7
}.
b)
x = cos

7
+ i sin

7
,x
2
= cos


7
+ i sin

7
,
x
3
= cos
12π
7
+ i sin
12π
7
,x
4
= cos

7
+ i sin

7
,
x
5
= cos

7
+ i sin

7

,x
6
= cos
10π
7
+ i sin
10π
7
,x
7
=1.
Vˆa
.
y <x>= {1,x,x
2
,x
3
,x
4
,x
5
,x
6
}.
14.
a) Mˆo
˜
i phˆa
`
ntu

.

cu

a S
3
l`a mˆo
.
t ho´an vi
.
cu

a {1, 2, 3},t´u
.
cl`amˆo
.
t song ´anh
{1, 2, 3}−→{1, 2, 3}. Ph´ep to´an t´ıch trˆen S
3
ch´ınh l`a ph´ep ho
.
.
p th`anh ´anh xa
.
.
C´ac phˆa
`
ntu
.


cu

a S
3
l`a:

123
123

k.h.
= (1) ,

123
213

k.h.
= (1 2),

123
321

k.h.
= (1 3) ,

123
132

k.h.
= (2 3),


123
231

k.h.
= (1 2 3) ,

123
312

k.h.
= (1 3 2).
(1) (1 2) (1 3) (2 3) (1 2 3) (1 3 2)
(1) (1) (1 2) (1 3) (2 3) (1 2 3) (1 3 2)
(1 2) (1 2) (1) (1 3 2) (1 2 3) (2 3) (1 3)
(1 3) (1 3) (1 2 3) (1) (1 3 2) (1 2) (2 3)
(2 3) (2 3) (1 3 2) (1 2 3) (1) (1 3) (1 2)
(1 2 3) (1 2 3) (1 3) (2 3) (1 2) (1 3 2) (1)
(1 3 2) (1 3 2) (2 3) (1 2) (1 3) (1) (1 2 3)
12
V`ı ph´ep ho
.
.
p th`anh c´o t´ınh kˆe
´
tho
.
.
p nˆen ph´ep to´an trˆen S
3
c´o t´ınh kˆe

´
tho
.
.
p.
S
3
c´o phˆa
`
ntu
.

d¯ o
.
nvi
.
l`a (1). C˘an c´u
.
v`ao ba

ng nhˆan, ta thˆa
´
ymo
.
i phˆa
`
ntu
.

cu


a
S
3
d¯ ˆe
`
u kha

nghi
.
ch. Cu
.
thˆe

,
(1)
−1
= (1), (1 2)
−1
= (1 2), (1 3)
−1
= (1 3),
(2 3)
−1
= (2 3), (1 2 3)
−1
= (1 3 2), (1 3 2)
−1
= (1 2 3).
Vˆa

.
y S
3
l`a mˆo
.
t nh´om.
b) D
-
˘a
.
t X = {(1 2), (1 3), (2 3)} v`a Y = {(1 2 3), (1 3 2). C˘an c´u
.
v`ao
ba

ng nhˆan ta thˆa
´
ynˆe
´
u nh´om con H cu

a S
3
ch´u
.
a2phˆa
`
ntu
.


cu

a X ho˘a
.
c 1 phˆa
`
n
tu
.

cu

a X v`a 1 phˆa
`
ntu
.

cu

a Y th`ı H = S
3
.Vˆa
.
y c´ac nh´om con cu

a S
3
l`a:
{(1)}, {(1), (1 2)}, {(1), (1 3)}, {(1), (2 3)}, {(1), (1 2 3), (1 3 2)},S
3

,
trong d¯´o c´ac nh´om con chuˆa

n t´ac l`a {(1)}, {(1), (1 2 3), (1 3 2)},S
3
.
c) V`ı c ˆa
´
pcu

a G
3
pha

i l`a mˆo
.
tu
.
´o
.
c chung cu

a 24 v`a 30 cho nˆen n´o pha

il`a
mˆo
.
tu
.
´o

.
ccu

a6.
Ta biˆe
´
tr˘a
`
ng nh´om c´o cˆa
´
p nho

ho
.
n6d¯ˆe
`
u l`a aben v`a nh´om cˆa
´
p6chı

c´o
hai loa
.
i (sai kh´ac d¯˘a

ng cˆa
´
u): aben (khi d¯´o l`a nh´om cyclic) v`a khˆong aben. Vˆa
.
y

G
3

=
S
3
.
15.
a) Gia

su
.

Q l`a nh´om cyclic sinh ra bo
.

i
m
n
trong d¯´o m v`a n l`a c´ac sˆo
´
nguyˆen
nguyˆen tˆo
´
c`ung nhau. 1 ∈ Q nˆen tˆo
`
nta
.
isˆo
´

nguyˆen k sao cho 1 = k.
m
n
, d¯ i ˆe
`
u n`ay
dˆa
˜
n d¯ ˆe
´
nsu
.
.
vˆo l´y l`a n = km.
b) Mˆo
˜
i phˆa
`
ntu
.

cu

a Q/Z c´o cˆa
´
ph˜u
.
uha
.
nv`ıv´o

.
i m, n ∈ Z,n>0, ta c´o
n

m
n
+ Z

= Z; trong khi mo
.
i phˆa
`
ntu
.

kh´ac khˆong cu

a Q d¯ ˆe
`
uc´ocˆa
´
p vˆo ha
.
n.
Do d¯´o Q/Z khˆong thˆe

d¯ ˘a

ng cˆa
´

uv´o
.
i Q.
16.
a) R˜o r`ang H = ∅ v`a c´o 14 phˆa
`
ntu
.

v`ı m c´o 2 c´ach cho
.
nv`ab c´o 7 c´ach
cho
.
n.

±
1 b
0 1

±
1 c
0 1

=

±
1 b ± c
0 1


∈ H

±
1 b
0 1

±
1 ∓b
0 1

=

1 0
0 1

hay

±
1 b
0 1

−1
=

±
1 ∓b
0 1

∈ H.
Vˆa

.
y H l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a GL(2, Z
7
) c´o 14 phˆa
`
ntu
.

.
b) Ta c´o:

1 b
0 1

1 c
0 1

=

1 b + c
0 1

,


1 0

0 1

2
=

1 0
0 1

= I
2
,

1 b
0 1


1 0
0 1

=


1 b
0 1

. Do d¯´o 14 phˆa
`
ntu
.


cu

a H l`a:
I
2
,

1 1
0 1

= A,

1 2
0 1

= A
2
,

1 3
0 1

= A
3
,

1 4
0 1

= A

4
,

1 5
0 1

= A
5
,
13

1 6
0 1

= A
6
,


1 0
0 1

= B,


1 1
0 1

= AB,



1 2
0 1

= A
2
B,


1 3
0 1

= A
3
B,


1 4
0 1

= A
4
B,


1 5
0 1

= A
5

B,


1 6
0 1

= A
6
B.
17.
a) Do G =<x,y>v`a x
−1
= x
2
,y
−1
= y,mˆo
˜
i phˆa
`
ntu
.

cu

a G c´o da
.
ng:
x
k

1
y
l
1
...x
k
n
y
l
n
, trong d¯´o k
i
,l
i
,v´o
.
i1≤ i ≤ n, l`a c´ac sˆo
´
tu
.
.
nhiˆen. T`u
.
c´ac quan
hˆe
.
cu

a G, ta c´o:
yx

3
y = yy =1=(xy)
2
= xyxy ⇒ xy = yx
2
.
Do d¯´o c´ac phˆa
`
ntu
.

cu

a G l`a y
k
x
l
,v´o
.
i k =0, 1v`al =0, 1, 2. C´ac phˆa
`
ntu
.

n`ay
d¯ˆoi mˆo
.
t kh´ac nhau nˆen ta c´o:
G = {1,x,x
2

, y, yx, yx
2
}.
Ba

ng nhˆan cu

a G:
. 1 x x
2
y yx yx
2
1 1 x x
2
y yx yx
2
x x x
2
1 yx
2
y yx
x
2
x
2
1 x yx yx
2
y
y y yx yx
2

1 x x
2
yx yx yx
2
y x
2
1 x
yx
2
yx
2
y yx x x
2
1
2) G c´o c´ac phˆa
`
ntu
.

bˆa
.
c3l`ax, x
2
v`a c´ac phˆa
`
ntu
.

bˆa
.

c2l`ay, yx, yx
2
. C˘an
c´u
.
v`ao ba

ng nhˆan, nˆe
´
u H l`a mˆo
.
t nh´om con cu

a G ch´u
.
a 1 phˆa
`
ntu
.

trong {x, x
2
}
v`a 1 phˆa
`
ntu
.

trong {y, yx, yx
2

} th`ı H = G.Vˆa
.
y c´ac nh´om con cu

a G l`a:
{1}, {1,x,x
2
}, {1,y}, {1,yx}, {1,yx
2
},G.
18.
a) A
2
=

−10
0 −1

,A
3
=

0 −1
10

,A
4
=

10

01

= I
2
,B
2
= I
2
.
BA =

−10
01

= A
3
B. Do d¯´o ta c´o:
G =<A,B| A
4
= B
2
= I
2
,BA= A
3
B>.
= {I
2
,A,A
2

,A
3
,B, AB,A
2
B, A
3
B}.
b) C´ac nh´om con cu

a G l`a:
{I
2
}, {I
2
,A,A
2
,A
3
}, {I
2
,A
2
},
{I
2
,B}, {I
2
,AB}, {I
2
,A

2
B}, {I
2
,A
3
B},{I
2
,A
2
,B,A
2
B},G.
14
19.
a) V`ı f
n
l`a mˆo
.
t to`an ´anh nˆen tˆo
`
nta
.
i z ∈ G sao cho y = z
n
.
V´o
.
i x ∈ G,v`ı f
n
l`a mˆo

.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u, ta c´o: (xzx
−1
)
n
= x
n
z
n
x
−n
.T`u
.
d¯´o:
xyx
−1
= xz
n
x
−1
=(xzx
−1
)
n
= x
n

z
n
x
−n
= x
n
yx
−n
.
Vˆa
.
y x
n−1
y = yx
n−1
.
b) V´o
.
i n = 3, ta c´o: x
2
y = yx
2
. Ngo`ai ra,
x(yx)
2
y =(xy)
3
= x
3
y

3
= x(x
2
y
2
)y.
Vˆa
.
y, (yx)
2
= x
2
y
2
=(x
2
y)y =(yx
2
)y =(yx)(xy). T`u
.
d¯ ´o yx = xy.
20.
a) 1=1
n
v`a 1
n
=1nˆen1∈ G
(n)
v`a 1 ∈ G
(n)

, ngh˜ıa l`a G
(n)
= ∅ v`a
G
(n)
= ∅. ∀x
n
,y
n
∈ G
(n)
,x
n
(y
n
)
−1
= x
n
(y
−1
)
n
=(xy
−1
)
n
∈ G
(n)
. ∀x, y ∈

G
(n)
,x
n
= y
n
=1,nˆen(xy
−1
)
n
= x
n
(y
n
)
−1
=1hayxy
−1
∈ G
(n)
. Ngo`ai ra,
∀y ∈ G, ∀x ∈ G, yx
n
y
−1
=(yxy
−1
)
n
∈ G

(n)
; ∀z ∈ G
(n)
, (yzy
−1
)
n
= yz
n
y
−1
=
yy
−1
=1hayyzy
−1
∈ G
(n)
.Vˆa
.
y G
(n)
v`a G
(n)
l`a c´ac nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu


a
G.
b)X´et ´anh xa
.
f : G −→ G
(n)
cho bo
.

i f (x)=x
n
. R˜o r`ang f l`a mˆo
.
t to`an
cˆa
´
u. Kerf = {x ∈ G | x
n
=1} = G
(n)
. Do d¯´o ta c´o G/Kerf

=
Imf hay
G/G
(n)

=
G
(n)

.
21.
a) X´et ´anh xa
.
ϕ : C

−→ R

+
cho bo
.

i ϕ(z)=|z|. Khi d¯´o ϕ l`a mˆo
.
t to`an cˆa
´
u
v`a kerϕ = H,nˆenC

/H

=
R

+
.
b) T`u
.
d¯ i
.

nh ngh˜ıa vˆe
`
nh´om con chuˆa

nt˘a
´
c suy ra dˆe
˜
d`ang N = f
−1
(M) G
khi MH. X´et ´anh xa
.
ϕ : G −→ H/M cho bo
.

i ϕ(x)=f(x)M. Khi d¯´o ϕ l`a mˆo
.
t
to`an cˆa
´
u v`a kerϕ = N ,nˆenG/N

=
H/M.
22.
a) Gia

su
.


G =<a>v`a f,g ∈ Aut(G)v´o
.
i f(a)=a
r
v`a g(a)=a
s
. Khi d¯´o
(g ◦ f)(a)=g(f (a)) = g(a
r
)=g(a)
r
= a
sr
= a
rs
= f(a)
s
= f(a
s
)=f (g(a)) =
(f ◦ g)(a). Do d¯´o g ◦ f = f ◦ g hay Aut(G) l`a nh´om aben.
b) Nˆe
´
u G =<a>c´o cˆa
´
p p nguyˆen tˆo
´
th`ı v´o
.

imˆo
˜
itu
.
.
d¯ ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om cu

a G
cho bo
.

i f (a)=a
r
, trong d¯´o r l`a sˆo
´
nguyˆen khˆong ˆam, ta c´o f ∈ Aut(G) khi v`a
chı

khi a
r
l`a phˆa
`
ntu
.

sinh cu


a G t´u
.
c l`a khi v`a chı

khi r nguyˆen tˆo
´
c`ung nhau v´o
.
i
p hay r =1, 2, ..., p − 1. Do d¯´o Aut(G) l`a nh´om c´o cˆa
´
p p − 1. Ngo`ai ra, Aut(G)
l`a nh´om d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i Z

p
= Z
p
\{0}, nˆen Aut(G) l`a nh´om cyclic.
23.
a) V`ı G/kerf

=
f(G)nˆen|f(G)| = |G/kerf| chia hˆe

´
t |G|.
b) Gia

su
.

G c´o n l´o
.
pkˆe
`
phˆan biˆe
.
tl`ax
1
H, x
2
H, ..., x
n
H.V´o
.
imˆo
˜
i y ∈ K
tˆo
`
nta
.
i x ∈ G sao cho y = f(x). Khi d¯´o x ∈ x
i

H v´o
.
i i n`ao d¯´o v`a y ∈ f (x
i
)f(H).
Nˆe
´
u f(x
i
)f(H)=f (x
j
)f(H)th`ıf(x
j
)
−1
f(x
i
)=f (x

)v´o
.
i x

∈ H, nˆen ta c´o
x
−1
j
x
i
x


−1
∈ Kerf , m`a Kerf ⊂ H, do d¯´o x
−1
j
x
i
∈ H hay x
i
H = x
j
H,t`u
.
d¯ ´o i = j.
N´oi c´ach kh´ac K c´o n l´o
.
pkˆe
`
phˆan biˆe
.
tl`af (x
1
)f(H),f(x
2
)f(H), ..., f(x
n
)f(H)
hay [K : f (H)] = n.
15
24.

a) V´o
.
imo
.
i y ∈ G,tˆo
`
nta
.
i duy nhˆa
´
t x = g
−1
yg sao cho C
g
(x)=y,nˆenC
g
l`a mˆo
.
t song ´anh. Ngo`ai ra, C
g
(xx

)=gxx

g
−1
= gxg
−1
.gx


g
−1
= C
g
(x)C
g
(x

).
Do d¯´o C
g
l`a mˆo
.
ttu
.
.
d¯ ˘a

ng cˆa
´
ucu

a G. Aut(G)l`amˆo
.
t nh´om v´o
.
i ph´ep to´an ho
.
.
p

th`anh, d¯o
.
nvi
.
l`a ´anh xa
.
d¯ ˆo
`
ng nhˆa
´
t id
G
, nghi
.
ch d¯a

ocu

a f ∈ Aut(G) l`a ´anh xa
.
ngu
.
o
.
.
c f
−1
.V´o
.
imo

.
i f ∈ Aut(G), v´o
.
imo
.
i g ∈ G,
(f
−1
C
g
f)(x)=f
−1
(gf(x)g
−1
)=(f
−1
(g))x(f
−1
(g))
−1
= C
f
−1
(g)
(x)
v´o
.
imo
.
i x ∈ G nˆen f

−1
C
g
f = C
f
−1
(g)
∈ Inn(G). Do d¯´o Inn(G)  Aut(G).
b) Dˆe
˜
d`ang c´o d¯u
.
o
.
.
c Z(G)l`amˆo
.
t nh´om con chuˆa

nt˘a
´
ccu

a G. X´et ´anh xa
.
ϕ : G −→ Inn(G)
x´ac d¯i
.
nh bo
.


i ϕ(g)=C
g
th`ı ϕ l`a mˆo
.
t to`an ´anh v`a do C
gg

= C
g
C
g

nˆen ϕ l`a mˆo
.
t
to`an cˆa
´
u. Ngo`ai ra, C
g
= id
G
khi v`a chı

khi g ∈ Z(G)nˆenZ(G)=kerf.V`ıvˆa
.
y,
G/Z(G)

=

Inn(G).
25.
a) ∀x ∈ G, ∀a ∈ [G, G], ta c´o x
−1
ax = a(a
−1
x
−1
ax) ∈ [G, G]. Vˆa
.
y
[G, G] G.
V´o
.
i H  G, G/H l`a aben ⇐⇒ ∀ x, y ∈ G, (xH)(yH)=(yH)(xH) ⇐⇒
∀x, y ∈ G, xyH = yxH ⇐⇒ ∀ x, y ∈ G, (yx)
−1
xy ∈ H ⇐⇒ ∀ x, y ∈ G, x
−1
y
−1
xy
∈ H ⇐⇒ [G, G] ⊂ H. Do d¯´o [G, G] l`a nh´om con chuˆa

nt˘a
´
c nho

nhˆa
´

tcu

a G sao
cho G/[G, G] l`a aben.
b) [xy, z]=(xy)
−1
z
−1
xyz = y
−1
x
−1
z
−1
xyz
= y
−1
(x
−1
z
−1
xz)y(y
−1
z
−1
yz)=y
−1
[x, z]y[y, z].
c) Nˆe
´

u[G, G] ⊂ Z(G)th`ıtac´o
[xy, a]=y
−1
[x, a]y[y, a]=[x, a]y
−1
y[y, a]=[x, a][y, a]
hay f (xy)=f (x)f (y), ∀x, y ∈ G.Vˆa
.
y f l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om.
Kerf = {x ∈ G | [x, a]=1} = {x ∈ G | xa = ax}.
d) Nh´om S
3
gˆo
`
m 6 phˆa
`
ntu
.

:

123
123


k.h.
= (1),

123
231

k.h.
= (1 2 3),

123
312

k.h.
= (1 3 2),

123
213

k.h.
= (1 2),

123
321

k.h.
= (1 3),

123
132


k.h.
= (2 3).
Kiˆe

m tra d¯u
.
o
.
.
cr˘a
`
ng: ∀x, y ∈ S
3
, [x, y] = (1) ho˘a
.
c (1 2 3) ho˘a
.
c (1 3 2),
t´u
.
cl`a[S
3
,S
3
]={(1), (1 2 3), (1 3 2)} =< (1 2 3) >.
Do [S
3
,S
3
]S

3
nˆen c´o nh´om thu
.
o
.
ng S
3
/[S
3
,S
3
] v`a nh´om n`ay c´o cˆa
´
p6/3=2.
Vˆa
.
y S
3
/[S
3
,S
3
]

=
Z
2
.
16
26.

Go
.
i l =ord(a
m
)v`al

=
n
(m, n)
.Tac´o
a
ml
=1 ⇒ n | ml ⇒
n
(m, n)



m
(m, n)
l.
Do d¯´o l

|l.M˘a
.
t kh´ac n | ml

nˆen a
ml


=1t´u
.
c l`a ord(a
m
)|l

hay l | l

.Vˆa
.
y l = l

.
27.
a) Do (168, 132) = 12 nˆen cˆa
´
pcu

a g
132
l`a
168
12
= 14.
b) V´o
.
i Z
140
=< 1 > v`a m l`a sˆo
´

nguyˆen thoa

m˜an 0 ≤ m ≤ 139,
ord(m
1) = 14 ⇔
140
(140,m)
=14⇔ (140,m)=10
⇔ m =10, 30, 50, 90, 110, 130.
Vˆa
.
y c´ac phˆa
`
ntu
.

cˆa
´
p 14 cu

a nh´om cˆo
.
ng Z
140
l`a 10, 30, 50, 90, 110, 130.
28.
a) Nˆe
´
u G = {1} th`ı G l`a cyclic. Nˆe
´

u G = {1},go
.
i a l`a phˆa
`
ntu
.

sinh cu

a
G,th`ı a
k
∈ G v´o
.
i k l`a sˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng n`ao d¯´o. Go
.
i m l`a sˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng nho


nhˆa
´
t sao cho a
m
∈ G.V´o
.
imo
.
i b ∈ G, ta c´o b = a
n
v´o
.
isˆo
´
nguyˆen n n`ao d¯´o.
Theo thuˆa
.
t to´an chia, n = qm + r v´o
.
i0≤ r<m. Khi d¯´o a
r
=(a
m
)
−q
a
n
∈ G.
Do t´ınh nho


nhˆa
´
tcu

a m suy ra r =0. V`ıvˆa
.
y n = qm v`a b =(a
m
)
q
,t´u
.
cl`aG l`a
nh´om cyclic sinh ra bo
.

i a
m
.
b) Gia

su
.

|C| = n v`a m|n.Tac´oG =<a
n
m
> l`a nh´om con cu

a C c´o cˆa

´
p
m. Ngo`ai ra, nˆe
´
u H l`a nh´om con cu

a C c´o cˆa
´
p m. Gia

su
.

H =<a
s
>. Khi d¯´o
a
sm
=(a
s
)
m
=1nˆenn | sm do d¯´o
n
m
| s.V`ıvˆa
.
y a
s
∈ G hay H ⊂ G v`a suy ra

H = G v`ı |H| = |G|.
c) Nˆe
´
u |C| = ∞ v`a C =<a>=<a
i
> th`ı tˆo
`
nta
.
isˆo
´
nguyˆen j sao cho
a =(a
i
)
j
= a
ij
. Khi d¯´o ij = 1, nˆen i =1hayi = −1.
d) Nˆe
´
u |C| = n<∞ th`ı a
m
l`a phˆa
`
ntu
.

sinh cu


a C khi v`a chı

khi ord(a
m
)=n
t´u
.
c l`a khi v`a chı

khi
n
(n, m)
= n hay (n, m)=1.
29.
Nˆe
´
u f : Q −→ Q x´ac d¯i
.
nh bo
.

i f(x)=ax v´o
.
i a ∈ Q th`ı f l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u

nh´om. Thˆa
.
tvˆa
.
y, ∀x, y ∈ Q,f(x + y)=a(x + y)=ax + ay = f (x)+f (y).
D
-
a

ola
.
i, nˆe
´
u f : Q −→ Q l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om th`ıd¯˘a
.
t a = f(1), ta c´o
a = f(1) = f(n.
1
n
)=nf(
1
n
)hayf (
1

n
)=
a
n
v´o
.
imo
.
isˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng n. Khi d¯´o
∀x ∈ Q,x=
m
n
,m∈ Z, n l`a sˆo
´
nguyˆen du
.
o
.
ng, ta c´o f(x)=f(
m
n
)=f(m.
1
n

)=
mf(
1
n
)=m.
a
n
= a.
m
n
= ax. R˜o r`ang a duy nhˆa
´
t sao cho f(x)=ax, ∀x ∈ Q.
30.
X´et ph´ep tu
.
o
.
ng ´u
.
ng
f : Z
mn
−→ Z
m
× Z
n
: x(mod mn) → (x(mod m),x(mod n)).
17
x(mod mn)=y(mod mn) ⇔ x − y ≡ 0(mod mn) ⇔ x − y ≡ 0(mod m)v`a

x − y ≡ 0(mod n) ⇔ x(mod m)=y(mod m)v`ax(mod n)=y(mod n) ⇔
(x(mod m),x(mod n)) = (y(mod m),y(mod n)). Do d¯´o f l`a mˆo
.
td¯o
.
n ´anh. V`ı
|Z
mn
| = |Z
m
× Z
n
| = mn nˆen f l`a mˆo
.
t song ´anh. Ngo`ai ra,
f(x(mod mn)+y(mod mn)) = f (x + y(mod mn))
=(x + y(mod m),x+ y(mod n))
=(x(mod m),x(mod n)) + (y(mod m),y(mod n))
= f (x(mod mn)) + f (y(mod mn)).
Vˆa
.
y f l`a mˆo
.
td¯˘a

ng cˆa
´
u.
Do Z
3

× Z
2

=
Z
6
nˆen Z
3
× Z
2
l`a mˆo
.
t nh´om aben, trong khi nh´om d¯ˆo
´
ix´u
.
ng
S
3
khˆong aben. V`ıvˆa
.
y Z
3
× Z
2


=
S
3

.
31.
X´et ´anh xa
.
f : G −→ G/M × G/N, x → (xM, xN ).
∀x, y ∈ G, f(xy)=(xyM, xyN)=(xM.yM, xN.yN)
=(xM, xN )(yM, yN)=f (x)f(y).
Vˆa
.
y f l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om.
∀(aM, bN ) ∈ G/M × G/N, a = uv, b = zt, u, z ∈ M, v,t ∈ N (v`ı
G = MN). D
-
˘a
.
t x = zv th`ı do MG,u
−1
z ∈ M, t
−1
v ∈ N,tac´o

a
−1
x = v

−1
u
−1
zv = v
−1
(u
−1
z)v ∈ M
b
−1
x = t
−1
z
−1
zv = t
−1
v ∈ N


xM = aM
xN = bN
.
T´u
.
cl`a∃x = zv ∈ G sao cho f(x)=(xM, xN). Do d¯´o f l`a mˆo
.
t to`an cˆa
´
u nh´om.
Kerf = {x ∈ G | f(x)=(xM, xN )=(M,N)}

= {x ∈ G | x ∈ M ∧ x ∈ N} = M ∩ N.
Vˆa
.
y G/Kerf

=
Imf hay G/(M ∩ N )

=
G/M × G/N .
32.
a) Ph´ep to´an ∗ thoa

m˜an t´ınh kˆe
´
tho
.
.
p. G c´o phˆa
`
ntu
.

trung ho`a l`a (0, 0, 0).
Nghi
.
ch d¯a

ocu


a(a, b, c) ∈ G l`a (−a,−b,−c − ba). Do d¯´o (G,∗)l`amˆo
.
t nh´om.
Nh´om n`ay khˆong aben v`ı
(1, 0, 0) ∗ (0, 1, 0) = (1, 1, 0) =(1, 1, 1) = (0, 1, 0) ∗ (1, 0, 0).
b) R
2
c´o phˆa
`
ntu
.

trung ho`a l`a (1, 0). V´o
.
i x, y ∈ R cho tru
.
´o
.
c, hˆe
.
phu
.
o
.
ng
tr`ınh

xx

− yy


=1
yx

+ xy

=0
chı

c´o nghiˆe
.
m duy nhˆa
´
t khi




x −y
yx




= x
2
+ y
2
=0.
Do d¯´o (R

2
,◦) khˆong l`a mˆo
.
t nh´om v`ı phˆa
`
ntu
.

(0, 0) khˆong kha

nghi
.
ch.
18
33.
f l`a mˆo
.
td¯ˆo
`
ng cˆa
´
u nh´om v`ı ∀x, y ∈ R
f(x) ∗ f(y)=
e
x
− e
−x
2

1+


e
y
− e
−y
2

2
+
e
y
− e
−y
2

1+

e
x
− e
−x
2

2
=
e
x
− e
−x
2

.
e
y
+ e
−y
2
+
e
y
− e
−y
2
.
e
x
+ e
−x
2
=
e
x+y
− e
−(x+y)
2
= f (x + y).
f c`on l`a mˆo
.
t song ´anh v`ı f c´o ´anh xa
.
ngu

.
o
.
.
cl`af
−1
(x)=ln(x +

x
2
+ 1).
Do d¯´o f l`a mˆo
.
td¯˘a

ng cˆa
´
u nh´om.
34.
a) Ba

ng nhˆan cu

a U
22
= {1, 3, 5, 7, 9, 13, 15, 17, 19, 21}:
. 1 3 5 7 9 13 15 17 19 21
1 1 3 5 7 9 13 15 17 19 21
3 3 9 15 21 5 17 1 7 13 19
5 5 15 3 13 1 21 9 19 7 17

7 7 21 13 5 19 3 17 9 1 15
9 9 5 1 19 15 7 3 21 17 13
13 13 17 21 3 7 15 19 1 5 9
15 15 1 9 17 3 19 5 13 21 7
17 17 7 19 9 21 1 13 3 15 5
19 19 13 7 1 17 5 21 15 9 3
21 21 19 17 15 13 9 7 5 3 1
7
1
= 7, 7
2
= 5, 7
3
= 13, 7
4
= 3, 7
5
= 21,
7
6
= 15, 7
7
= 17, 7
8
= 9, 7
9
= 19, 7
10
= 1,
Vˆa

.
y U
22
l`a mˆo
.
t nh´om cyclic sinh bo
.

i
7.
b) U
24
= {1, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23}.
5
2
= 25, 5
4
= 1.
7
2
= 1.
11
2
= 1.
13
2
= 1.
17
2
= 1.

19
2
= 1.
23
2
= 1.
19
Vˆa
.
y U
24
khˆong l`a nh´om cyclic.
35.
a) R˜o r`ang 0 ∈ R

, ph´ep to´an ∗ c´o t´ınh kˆe
´
tho
.
.
p, 0 l`a phˆa
`
ntu
.

d¯ o
.
nvi
.
(do

x ∗ 0=0∗ x = x) v`a mo
.
i x ∈ R

d¯ ˆe
`
u kha

nghi
.
ch (do d¯i
.
nh ngh˜ıa cu

a R

). Do
d¯´o, R

l`a mˆo
.
t nh´om.
b) V´o
.
i x ∈ U(R), (1− x)∗ (1− x
−1
)=(1− x
−1
)∗ (1− x) = 0, nˆen ta c´o ´anh
xa

.
f : U(R) −→ R

cho bo
.

i f (x)=1− x. R˜o r`ang f l`a mˆo
.
t song ´anh. Ngo`ai ra,
f(x)∗ f (y)=(1−x)∗ (1− y)=(1−x)+(1−y)−(1−x)(1− y)=1−xy = f (xy).
Do d¯´o f l`a mˆo
.
td¯˘a

ng cˆa
´
u nh´om.
36.
a) 12 phˆa
`
ntu
.

cu

a A
4
v´o
.
id¯o

.
nvi
.
ι l`a:
ι =

1234
1234


1
=

1234
1342


2
=

1234
1423

,
τ
3
=

1234
3241



4
=

1234
4213


5
=

1234
2431

,
τ
6
=

1234
4132


7
=

1234
2314



8
=

1234
3124

,
σ
1
=

1234
2143


2
=

1234
3412


3
=

1234
4321

.

Gia

su
.

A
4
c´o mˆo
.
t nh´om con H cˆa
´
p 6. Do σ
2
i
= ι v`a τ
3
j
= ι nˆen σ
i
c´o cˆa
´
p
2v`aτ
j
c´o cˆa
´
p3v´o
.
i i =1, 2, 3v`aj =1, 2,... ,8. Do H c´o cˆa
´

p6nˆenH ch´u
.
a
mˆo
.
t 3-nh´om con Sylow v`a mˆo
.
t 2-nh´om con Sylow. Do d¯´o τ
j
∈ H v`a σ
i
∈ H
v´o
.
i j v`a i n`ao d¯´o, ch˘a

ng ha
.
n τ
1
∈ H v`a σ
2
∈ H. Khi d¯´o H ch´u
.
a c´ac phˆa
`
ntu
.

ι, τ

1

2
1
= τ
2

1

1
τ
1
= τ
8

1
σ
1
= τ
5

2
8
= τ
7

2
5
= τ
6

.D
-
iˆe
`
u n`ay cho biˆe
´
t
H c´o ´ıt nhˆa
´
t 8 phˆa
`
ntu
.

, mˆau thuˆa
˜
nv´o
.
i |H| = 6. Vˆa
.
y A
4
khˆong ch´u
.
amˆo
.
t nh´om
con cˆa
´
p 6 n`ao.

b) Cˆa
´
pcu

amˆo
.
t 2-nh´om con Sylow l`a 4, v`ı 2
2
l`a l˜uy th`u
.
a cao nhˆa
´
tcu

a2
chia hˆe
´
t12=|A
4
|. Do khˆong c´o τ
j
n`ao c´o thˆe

l`a phˆa
`
ntu
.

cu


amˆo
.
t 2-nh´om con
Sylow (v`ı ch´ung d¯ˆe
`
u c´o cˆa
´
p l`a 3), σ
i
σ
k
= σ
l
v´o
.
i i, k, l ∈{1, 2, 3},σ
2
i
= ι v´o
.
i
i =1, 2, 3v`aι, σ
1

2

3
l`a bˆo
´
n phˆa

`
ntu
.

duy nhˆa
´
t trong A
4
c´o cˆa
´
pu
.
´o
.
ccu

a4,
ta c´o 2-nh´om con Sylow duy nhˆa
´
tl`aP = {ι, σ
1

2

3
}.
Cˆa
´
pcu


amˆo
.
t 3-nh´om con Sylow l`a 3. C´ac tˆa
.
p
{ι, τ
1

2
1
}, {ι, τ
3

2
3
}, {ι, τ
5

2
5
}, {ι, τ
7

2
7
}
l`a c´ac nh´om con cˆa
´
p 3. Sˆo
´

c´ac 3-nh´om con Sylow l`a s
3
=1+3k,v´o
.
i k ∈ Z, pha

i
chia hˆe
´
t cho 12. R˜o r`ang k = 0, v`a nˆe
´
u k>1th`ıs
3
khˆong chia hˆe
´
t 12. Do d¯´o
k = 1 v`a c´o d¯´ung bˆo
´
n 3-nh´om con Sylow nhu
.
trˆen.
37.
a) Gia

su
.

|H| = p
t
,t≥ 0. Theo d¯i

.
nh l´y Lagrange, p
t
| p
r
m.V`ıp |m nˆen
t ≤ r.DoP ⊂ H v`a |P| = p
r
,tac´ot = r v`a v`ıvˆa
.
y P = H.
20
b) V´o
.
imˆo
˜
i g ∈ G, ´anh xa
.
P −→ g
−1
Pg : x → g
−1
xg l`a mˆo
.
t song ´anh, nˆen
|g
−1
Pg| = |P| = p
r
. Do d¯´o g

−1
Pg l`a p-nh´om con Sylow, v´o
.
imˆo
˜
i g ∈ G.DoG
chı

c´o p-nh´om con Sylow duy nhˆa
´
tl`aP nˆen g
−1
Pg = P, ∀g ∈ G hay PG.
38.
a) Sˆo
´
q-nh´om con Sylow cˆa
´
p q cu

a G l`a s
q
=1+kq,v´o
.
i k ≥ 0 n`ao d¯´o. Ngo`ai
ra, 1 + kq chia hˆe
´
t pq, nˆen c´o bˆo
´
n kha


n˘ang xa

y ra: 1 + kq = q ho˘a
.
c1+kq = p
ho˘a
.
c1+kq = pq ho˘a
.
c1+kq =1. V`ıq khˆong chia hˆe
´
t1+kq,chı

c`on hai kha

n˘ang 1 + kq = p ho˘a
.
c1+kq =1. V`ıq>pnˆen 1 + kq = p v`a do d¯´o 1 + kq =1.
Vˆa
.
y c´o d¯´ung mˆo
.
t nh´om con cˆa
´
p q.
b) Sˆo
´
p-nh´om con Sylow cˆa
´

p p cu

a G l`a s
p
=1+kp,v´o
.
i k ≥ 0 n`ao d¯´o. Lˆa
.
p
luˆa
.
nnhu
.
trˆen, ta c´o hai kha

n˘ang xa

y ra: 1 + kp = 1 ho˘a
.
c1+kp = q.Tru
.
`o
.
ng
ho
.
.
p cuˆo
´
i l`a khˆong d¯´ung theo gia


thiˆe
´
t, nˆen chı

c´o mˆo
.
t nh´om con cˆa
´
p p cu

a G.
Go
.
i H l`a nh´om con cˆa
´
p q v`a K l`a nh´om con cˆa
´
p p cu

a G. Khi d¯´o v´o
.
i
h ∈ H, k ∈ K, h =1,k= 1, ta c´o H =<h>Gv`a K =<k>G. Ngo`ai ra,
H ∩ K = {1} v`ı c´ac phˆa
`
ntu
.

kh´ac d¯o

.
nvi
.
cu

a H c´o cˆa
´
p q v`a cu

a K c´o cˆa
´
p p.Do
h
−1
k
−1
hk = h
−1
(k
−1
hk) ∈ H v`ı HG
=(h
−1
k
−1
h)k ∈ K v`ı KG
nˆen h
−1
k
−1

hk =1hayhk = kh. Theo d¯i
.
nh l´y Lagrange, cˆa
´
pcu

a hk l`a p, q ho˘a
.
c
pq.Nhu
.
ng (hk)
p
= h
p
k
p
v`ı h giao ho´an v´o
.
i k,v`ıvˆa
.
y(hk)
p
= h
p
=1. Tu
.
o
.
ng tu

.
.
(hk)
q
= k
q
= 1. Vˆa
.
ycˆa
´
pcu

a hk l`a pq hay G l`a nh´om cyclic sinh bo
.

i hk.
39.
a) V´o
.
i g,h ∈ G,nˆe
´
u g
−1
ϕ(g)=h
−1
ϕ(h)th`ıϕ(g)ϕ(h)
−1
= gh
−1
hay

ϕ(gh
−1
)=gh
−1
.T`u
.
gia

thiˆe
´
tvˆe
`
ϕ ta pha

ic´ogh
−1
=1
G
hay g = h. Do d¯´o
{g
−1
ϕ(g) | g ∈ G} = G.
b) ∀α ∈ G, ∃g ∈ G sao cho α = g
−1
ϕ(g) v`a ta c´o
ϕ(α)=ϕ(g
−1
ϕ(g)) = ϕ(g
−1
).ϕ(ϕ(g)) = ϕ(g)

−1
g =(g
−1
ϕ(g))
−1
= α
−1
.
∀α, β ∈ G, ϕ(αβ)=(αβ)
−1
= β
−1
α
−1
= ϕ(β)ϕ(α)=ϕ(βα). Do d¯´o
αβ = βα, ∀α, β ∈ G hay G l`a aben.
V´o
.
imo
.
i α ∈ G, α =1
G
,tac´oα = ϕ(α)=α
−1
.Nhu
.
vˆa
.
y G khˆong c´o phˆa
`

n
tu
.

cˆa
´
p2. T`u
.
d¯´o suy ra G c´o cˆa
´
ple

.
21
B
`
AI T
ˆ
A
.
P CHU
.
O
.
NG II – V
`
ANH
1.
Cho S l`a mˆo
.

ttˆa
.
pho
.
.
p, k´yhiˆe
.
u P(S) l`a tˆa
.
pgˆo
`
m c´ac tˆa
.
p con cu

a S.Ch´u
.
ng
to

r˘a
`
ng P(S)v´o
.
i 2 ph´ep to´an cˆo
.
ng v`a nhˆan nhu
.
sau:
A + B =(A ∪ B) \ (A ∩ B) ,AB= A ∩ B,∀A, B ∈P(S)

l`a mˆo
.
t v`anh giao ho´an c´o d¯o
.
nvi
.
.
2.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh, Z l`a v`anh c´ac sˆo
´
nguyˆen, trˆen tˆa
.
p Z × R ta d¯i
.
nh ngh˜ıa
2 ph´ep to´an cˆo
.
ng v`a nhˆan nhu
.
sau:
(m, x)+(n, y)=(m + n, x + y) , (m, x)(n, y)=(mn, my + nx + xy) .
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng Z × R v´o
.
i 2 ph´ep to´an n`ay l`a mˆo

.
t v`anh c´o d¯o
.
nvi
.
v`a R d¯ ˘a

ng
cˆa
´
uv´o
.
imˆo
.
t id¯ˆean cu

a v`anh n`ay.
3.
Cho S l`a mˆo
.
ttˆa
.
pho
.
.
p, R l`a mˆo
.
t v`anh v`a f l`a mˆo
.
t song ´anh t`u

.
R lˆen S.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng S v´o
.
i 2 ph´ep to´an:
a + b = f (f
−1
(a)+f
−1
(b)) ,ab= f(f
−1
(a)f
−1
(b)) ,∀a, b ∈ S
l`a mˆo
.
t v`anh v`a f l`a mˆo
.
td¯˘a

ng cˆa
´
u v`anh. D`ung d¯iˆe
`
u n`ay d¯ˆe


ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng
mˆo
.
t v`anh bˆa
´
tk`y c´o d¯o
.
nvi
.
1c˜ung c`on l`a mˆo
.
t v`anh d¯ˆo
´
iv´o
.
i 2 ph´ep to´an:
a ⊕ b = a + b − 1 ,a∗ b = a + b − ab.
4.
a) Cho R l`a mˆo
.
t v`anh. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng
Z(R)={a ∈ R | ax = xa, ∀x ∈ R}

l`a mˆo
.
t v`anh con giao ho´an cu

a R go
.
i l`a tˆam cu

a R.Nˆe
´
u R l`a mˆo
.
tthˆe

th`ı Z(R)
c´o cˆa
´
u tr´uc g`ı?
b) X´ac d¯i
.
nh tˆam cu

a v`anh M(3, R) c´ac ma trˆa
.
n vuˆong cˆa
´
p3hˆe
.
sˆo
´

thu
.
.
c.
5.
Mˆo
.
t v`anh R d¯ u
.
o
.
.
cgo
.
il`amˆo
.
t v`anh Boole nˆe
´
uv´o
.
imˆo
˜
i a ∈ R, a
2
= a.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh Boole. Ch´u
.
ng minh r˘a

`
ng:
a) R c´o d¯˘a
.
csˆo
´
2.
b) R l`a mˆo
.
t v`anh giao ho´an.
c) Nˆe
´
u R khˆong c´o u
.
´o
.
ccu

a 0 th`ı ho˘a
.
c R = {0} ho˘a
.
c R chı

c´o hai phˆa
`
ntu
.

.

6.
Cho R l`a v`anh c´o d¯o
.
nvi
.
1 =0v`ax, y ∈ R.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u xy v`a yx kha

nghi
.
ch th`ı x v`a y kha

nghi
.
ch.
22
b) Nˆe
´
u R khˆong c´o u
.
´o
.
ccu


a khˆong v`a xy kha

nghi
.
ch th`ı x v`a y kha

nghi
.
ch.
7.
Cho R l`a v`anh c´o d¯o
.
nvi
.
1 =0.
a) Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng nˆe
´
u a ∈ R, a =0, c´o nghi
.
ch d¯a

o tr´ai th`ı a khˆong l`a
u
.
´o
.

ccu

a 0 bˆen tr´ai v`a d¯iˆe
`
u ngu
.
o
.
.
cla
.
ivˆa
˜
n d¯ ´u n g n ˆe
´
u a ∈ aRa.
b) V´o
.
i a, b ∈ R,ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng nˆe
´
u1− ba kha

nghi
.
ch tr´ai th`ı1− ab c˜ung
kha


nghi
.
ch tr´ai.
8.
Cho R l`a v`anh h˜u
.
uha
.
n. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng
a) Nˆe
´
u R khˆong c´o u
.
´o
.
ccu

a khˆong th`ı n´o c´o d¯o
.
nvi
.
v`a mo
.
i phˆa
`

ntu
.

kh´ac
khˆong cu

a R d¯ ˆe
`
u kha

nghi
.
ch.
b) Nˆe
´
u R c´o d¯o
.
nvi
.
th`ı mo
.
i phˆa
`
ntu
.

kha

nghi
.

ch mˆo
.
tph´ıa trong R d¯ ˆe
`
u kha

nghi
.
ch.
9.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh. Mˆo
.
t phˆa
`
ntu
.

x cu

a R d¯ u
.
o
.
.
cgo
.
il`al˜uy linh nˆe
´

utˆo
`
nta
.
i
n ∈ N

sao cho x
n
= 0. Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
a) Nˆe
´
u x, y l˜uy linh v`a giao ho´an th`ı x + y c˜ung l`a l˜uy linh.
b) Nˆe
´
u x l˜uy linh v`a xy = yx th`ı xy c˜ung l`a l˜uy linh.
c) Nˆe
´
u x l˜uy linh th`ı1− x kha

nghi
.
ch v`a t´ınh (1 − x)
−1
.
10.

Cho p l`a mˆo
.
tsˆo
´
nguyˆen tˆo
´
.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng tˆa
.
pho
.
.
p c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı

c´o da
.
ng
m/n, trong d¯´o n nguyˆen tˆo
´
v´o
.
i p, l`a mˆo
.

tmiˆe
`
n nguyˆen. T`ım tru
.
`o
.
ng c´ac thu
.
o
.
ng
cu

amiˆe
`
n nguyˆen n`ay.
11.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng mo
.
imiˆe
`
n nguyˆen h˜u
.
uha
.
n d¯ ˆe

`
u l`a tru
.
`o
.
ng.
12.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh giao ho´an, kh´ac khˆong v`a c´o d¯o
.
nvi
.
.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng
c´ac d¯iˆe
`
u sau l`a tu
.
o
.
ng d¯u
.
o
.
ng:
a) R l`a mˆo

.
t tru
.
`o
.
ng.
b) R chı

c´o hai id¯ˆean l`a {0} v`a R.
c) Mo
.
id¯ˆo
`
ng cˆa
´
u kh´ac khˆong t`u
.
v`anh R v`ao mˆo
.
t v`anh kh´ac khˆong d¯ˆe
`
ul`a
d¯ o
.
ncˆa
´
u.
13.
Ch´u
.

ng minh r˘a
`
ng tˆa
.
pho
.
.
p c´ac ma trˆa
.
n c´o da
.
ng

ab
3ba

,v´o
.
i a, b l`a nh˜u
.
ng
sˆo
´
h˜u
.
utı

t`uy ´y, l`a mˆo
.
t tru

.
`o
.
ng d¯ˆo
´
iv´o
.
i ph´ep cˆo
.
ng v`a ph´ep nhˆan ma trˆa
.
n, tru
.
`o
.
ng
n`ay d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i tru
.
`o
.
ng A = {a + b

3 | a, b ∈ Q}, Q l`a tru
.

`o
.
ng c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı

.
14.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng tˆa
.
pho
.
.
p c´ac ma trˆa
.
n c´o da
.
ng

ab
−ba

,v´o
.

i a, b l`a nh˜u
.
ng
sˆo
´
thu
.
.
ct`uy ´y, l`a mˆo
.
t tru
.
`o
.
ng d¯ˆo
´
iv´o
.
i ph´ep cˆo
.
ng v`a ph´ep nhˆan ma trˆa
.
n, tru
.
`o
.
ng
n`ay d¯˘a

ng cˆa

´
uv´o
.
i tru
.
`o
.
ng C c´ac sˆo
´
ph´u
.
c.
23
15.
a) Cho p l`a mˆo
.
tsˆo
´
nguyˆen tˆo
´
.K´yhiˆe
.
u
Q(

p)={a + b

p | a, b ∈ Q},
trong d¯´o Q l`a tru
.

`o
.
ng c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı

.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng Q(

p) l`a mˆo
.
t tru
.
`o
.
ng
(tru
.
`o
.
ng con cu

a tru
.
`o

.
ng R c´ac sˆo
´
thu
.
.
c).
b) Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng tru
.
`o
.
ng Q(

7) khˆong d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i tru
.
`o
.
ng Q(

11).

16.
H˜ay t`ım c´ac tu
.
.
d¯ ˆo
`
ng cˆa
´
ucu

a tru
.
`o
.
ng F:
a) F l`a tru
.
`o
.
ng Q c´ac sˆo
´
h˜u
.
utı

.
b) F l`a tru
.
`o
.

ng R c´ac sˆo
´
thu
.
.
c.
c) F l`a tru
.
`o
.
ng Z
p
c´ac sˆo
´
nguyˆen mˆod¯ulˆo p,v´o
.
i p l`a mˆo
.
tsˆo
´
nguyˆen tˆo
´
.
d) F l`a tru
.
`o
.
ng C c´ac sˆo
´
ph´u

.
c m`a gi˜u
.
nguyˆen c´ac sˆo
´
thu
.
.
c.
17.
Trˆen v`anh M(2, C) c´ac ma trˆa
.
n vuˆong cˆa
´
p2hˆe
.
sˆo
´
trˆen tru
.
`o
.
ng c´ac sˆo
´
ph´u
.
c
C, x´et tˆa
.
p con

Q =


ab

b a

| a, b ∈ C

.
a) Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng Q l`a mˆo
.
tthˆe

con cu

a v`anh M(2, C).
b) D
-
˘a
.
t I =

i 0
0 −i


,J=

01
−10

,K=

0 i
i 0

.D
-
ˆo
`
ng nhˆa
´
tsˆo
´
thu
.
.
c
a v´o
.
i

a 0
0 a

∈Q.Ch´u

.
ng minh r˘a
`
ng I
2
= J
2
= K
2
= −1,IJ= −JI =
K, JK = −KJ = I, KI = −IK = J v`a mo
.
i phˆa
`
ntu
.

cu

a Q d¯ ˆe
`
u c´o da
.
ng:
a
1
+ a
2
I + b
1

J + b
2
K, a
1
,a
2
,b
1
,b
2
∈ R.
(Thˆe

Q d¯ u
.
o
.
.
cgo
.
il`athˆe

quaternion.)
18.
Cho K l`a mˆo
.
tthˆe

v`a x, y ∈ K \{0} sao cho x + y = −1v`ax
−1

+ y
−1
=1.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
xy = −1,x
4
+ y
4
=7.
(O
.

d¯ˆay ta k´y hiˆe
.
u n thay cho n1
K
,v´o
.
i n ∈ Z v`a 1
K
l`a d¯o
.
nvi
.
cu


a K.)
19.
Tˆo
`
nta
.
i hay khˆong mˆo
.
tthˆe

K sao cho c´ac nh´om K v´o
.
i ph´ep cˆo
.
ng v`a K\{0}
v´o
.
i ph´ep nhˆan d¯˘a

ng cˆa
´
uv´o
.
i nhau?
20.
K´y hiˆe
.
u T l`a v`anh tˆa
´
tca


c´ac ma trˆa
.
n tam gi´ac du
.
´o
.
icˆa
´
p 3 trˆen v`anh Z c´ac
sˆo
´
nguyˆen. D
-
˘a
.
t
I =



000
a 00
b 2c 0








a, b, c ∈ Z

,J =



000
l 00
2m 2n 0







l, m, n ∈ Z

.
24
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng I l`a id¯ˆean 2 ph´ıa cu

a T , J l`a id¯ˆean 2 ph´ıa cu

a I v`a J l`a id¯ˆean

pha

icu

a T nhu
.
ng khˆong l`a id¯ˆean tr´ai.
21.
X´et v`anh Z c´ac sˆo
´
nguyˆen.
a) H˜ay t`ım tˆa
´
tca

c´ac id¯ˆean cu

a v`anh Z.
b) Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng mo
.
i d˜ay t˘ang c´ac id¯ˆean cu

a Z d¯ ˆe
`

ud`u
.
ng, t´u
.
cl`anˆe
´
u
I
1
⊂ I
2
⊂···⊂I
n
⊂··· l`a d˜ay c´ac id¯ˆean cu

a Z th`ı tˆo
`
nta
.
isˆo
´
nguyˆen i sao cho
v´o
.
imo
.
i j l´o
.
nho
.

n i th`ı I
j
= I
i
.
D
-
ˆo
´
iv´o
.
i d˜ay gia

m c´ac id¯ˆean cu

a Z th`ı thˆe
´
n`ao?
22.
Cho R v`a S l`a c´ac v`anh c´o d¯o
.
nvi
.
.Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng M l`a mˆo
.
t id¯ˆean cu


a
v`anh t´ıch R× S khi v`a chı

khi M = I × J, trong d¯´o I v`a J lˆa
`
nlu
.
o
.
.
t l`a c´ac id¯ˆean
cu

a R v`a S.
T`ım c´ac id¯ˆean cu

a c´ac v`anh t´ıch Z
2
, R
2
, trong d¯´o Z v`a R lˆa
`
nlu
.
o
.
.
t l`a v`anh
c´ac sˆo

´
nguyˆen v`a c´ac sˆo
´
thu
.
.
c.
23.
Cho R l`a mˆo
.
t v`anh giao ho´an c´o d¯o
.
nvi
.
.
a) Ch´u
.
ng to

mo
.
i id¯ˆean cu
.
.
cd¯a
.
icu

a R d¯ ˆe
`

u l`a id¯ˆean nguyˆen tˆo
´
.
b) Gia

su
.

R c´o t´ınh chˆa
´
t: ∀x ∈ R tˆo
`
nta
.
isˆo
´
tu
.
.
nhiˆen n>1 sao cho x
n
= x.
Ch´u
.
ng to

mo
.
i id¯ˆean nguyˆen tˆo
´

c˜ung l`a id¯ˆean cu
.
.
cd¯a
.
i.
24.
K´y hiˆe
.
u Z[ i ]={a + ib ∈ C | a, b ∈ Z}, trong d¯´o C l`a tru
.
`o
.
ng c´ac sˆo
´
ph´u
.
c
v`a Z l`a v`anh c´ac sˆo
´
nguyˆen. V´o
.
i u ∈ Z[ i ], k´yhiˆe
.
u(u)={ux | x ∈ Z[ i ]}.
Ch´u
.
ng minh:
a) Z[ i ] l`a v`anh con cu


a C v`a (u) l`a id¯ˆean cu

a Z[ i ].
b) V`anh thu
.
o
.
ng Z[ i ]/(2) khˆong pha

i l`a tru
.
`o
.
ng.
c) V`anh thu
.
o
.
ng Z[ i ]/(3) l`a tru
.
`o
.
ng c´o 9 phˆa
`
ntu
.

.
25.
Cho R l`a mˆo

.
t v`anh giao ho´an v`a I l`a mˆo
.
t id¯ˆean sinh ra bo
.

i phˆa
`
ntu
.

a ∈ R.
Ch´u
.
ng minh r˘a
`
ng:
I =

{ra | r ∈ R} nˆe
´
u R c´o d¯o
.
nvi
.
{ra + na | r ∈ R v`a n ∈ Z} nˆe
´
u R khˆong c´o d¯o
.
nvi

.
.
26.
K´y hiˆe
.
u M (2, F) l`a v`anh c´ac ma trˆa
.
n vuˆong cˆa
´
p2hˆe
.
sˆo
´
trˆen tru
.
`o
.
ng F.
Ch´u
.
ng to

r˘a
`
ng:
a) Tˆa
.
pho
.
.

p


ab
00

∈ M (2, F) | a, b ∈ F

l`a 1 id¯ˆean pha

i m`a khˆong l`a
id¯ˆean tr´ai cu

a M (2, F).
b) V`anh M (2, Z
2
) l`a mˆo
.
t v`anh d¯o
.
n ngh˜ıa l`a M (2, Z
2
) khˆong c´o id¯ˆean n`ao
kh´ac ngo`ai id¯ˆean khˆong v`a ch´ınh n´o (Z
2
l`a tru
.
`o
.
ng c´ac sˆo

´
nguyˆen mod 2).
25

×