抽象代数 I · 循环群的全部子群

交集在下,生成的子群在上

在 ℤₙ 中,记 Hd = ⟨d⟩,其中 d ∣ n。步长参数越受整除限制,得到的子群越小:Hd ⊆ He 恰好意味着 e ∣ d。

沿包含关系向上读

上端是全群,下端是 {0}。连线只连接相邻的包含关系:两端之间没有第三个子群。

甲 / 乙选中的子群∩交集∨生成的子群

每条边向上走,子群的阶都会增大。同层节点的阶未必相同;图的层次按包含结构排列,每个节点另列出自己的阶。

两种问题,两种位置

选中的两个子群

∩ 交集:最大的共同下层子群

它必须同时留在甲、乙内部。任何共同下层子群都包含在这个交集中。

∨ 生成的子群:最小的共同上层子群

它包含甲、乙,也包含合并运算后必须补入的结果;所有共同上层子群都包含它。

并集本身够不够?

逐个核对子群中的余数

这里列出了当前循环群的全部子群。Hₙ = ⟨n⟩ = ⟨0⟩ = {0};记号中的 n 不是一个新增余数。

这张有限图用来核对例子。一般结论来自循环群的子群分类、子群判据与 Bézout 等式。共同下层中的“最大”和共同上层中的“最小”,比较的是集合包含关系。