exam midterm 2

3
M I D T E R M 2 A N J I A N G  P r o b l e m 1 .  ( S e c t i o n 6 . 3 . 1 4 )  P r o o f .  F o r t h e g r o u p  G  p , w e h a v e  n  p 1 mod p a n d n  p | 3 , t h u s  n  p = 1 . T h e n  < a > i s t h e o n l y S y l o w  p - s u b g r o u p o f  G  p . N o t e e v e r y n o n i d e n t i t y e l e m e n t o f  G  p h a s o r d e r 3 o r p . I f  | ab |= p t h e n  < ab >=< a > , ab < a > , i . e . ,  ab = a n+1 f o r s o m e  n Z + , i . e . ,  b = a n < a > , t h u s  b  p = 1 a n d t h e n  3 | p , a c o n t r a d i c t i o n .  S o | ab |= 3 . S i m i l a r l y , i f  | ab 2 |= p t h e n  < ab 2 >=< a > a n d ab 2 < a > , i . e . ,  ab 2 = a m+1 f o r s o m e  m Z + , i . e . ,  b 2 = a m < a > , t h u s  b 2  p = 1 a n d t h e n  3 | 2  p , s o 3 | p , a c o n t r a d i c t i o n . S o  | ab 2 |= 3 . T h u s  G i s a s u b r i n g o f  F (G  p ) , s o t h e s u r j e c t i v e h o m o m o r p h i s m f r o m  F (G  p ) t o G  p i s a l s o s u r j e c t i v e  w h e n r e s t r i c t e d o n  G , i . e . ,  G  p i s a h o m o m o r p h i c i m a g e o f  G . I f G i s a n i t e g r o u p , a n d s u p p o s e t h a t  | G |= n Z + , w e c a n a l w a y s n d a p r i m e   p w h i c h i s  c o n g r u e n t t o 1 m o d 3 a n d  n < 3  p . T h i s c o n t r a d i c t s w i t h t h e f a c t t h a t  G  p i s a h o m o m o r p h i c i m a g e o f  G , t h u s  | G  p | should be less or equal to | G | .  P r o b l e m 2 .  ( S e c t i o n 7 . 1 . 3 0 )  P r o o f .  ( a ) W e c o m p u t e  ϕψ(a 1 , a 2 , a 3 ,...) = ϕ(0,a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = (a 1 , a 2 , a 3 ,...) , ψϕ(a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = ψ(a 2 ,a 3 ,...) = (0,a 2 ,a 3 ,...) . S o ϕψ = I d(R) a n d ψϕ = I d . ( b ) L e t  ψ c (a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = (c, a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) w i t h a n y c o n s t a n t  c , t h e n  ψ c s a r e i n n i t e l y m a n y r i g h t  i n v e r s e s f o r  ϕ . ( c ) L e t  π(a 1 , a 2 , a 3 ,...) = (a 1 , 0, 0,...) . (a 1 1 , a 1 2 , a 1 3 ,...), (a 2 1 , a 2 2 , a 2 3 ,...) Z × Z × Z×··· , π[(a 1 1 , a 1 2 , a 1 3 ,...) + (a 2 1 ,a 2 2 ,a 2 3 ,...)] = π(a 1 1 + a 2 1 , a 1 2 + a 2 2 , a 1 3 + a 2 3 ,...) = a 1 1 + a 2 1 = π(a 1 1 , a 1 2 ,a 1 3 ,...) + π(a 2 1 , a 2 2 , a 2 3 ,...) . T h u s  π R . C h e c k  ϕπ(a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = ϕ(a 1 , 0, 0,...) = (0, 0, 0,...) , πϕ(a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = π(a 2 , a 3 ,...) = (a 2 , 0, 0,...) . S o ϕπ = 0 b u t πϕ = 0 . ( d ) A s s u m e t h a t t h e r e i s a n o n z e r o e l e m e n t  λ R s u c h t h a t  λϕ = 0 . T h e n  λϕ(a 1 ,a 2 ,a 3 ,...) = λ(a 2 , a 3 ,...) = (0, 0, 0,...) , (a 2 1 ,a 2 2 ,a 2 3 ,...) Z × Z × Z×··· . S o λ = 0 , a c o n t r a d i c t i o n . H e n c e t h e r e i s n o n o n z e r o e l e m e n t  λ R s u c h t h a t  λϕ = 0 .  P r o b l e m 3 .  S e c . 7 . 3 . 2 1  P r o o f .  L e t I M b e a n i d e a l o f  M n (R) . L e t  J = {entries of matrices in I M } . I f a, b J , t h e n t h e r e  a r e t w o m a t r i c e s  A a , A b I M , s . t . ,  a = a  pq o f A a a n d b = b rs o f A b w i t h  A a = (a ij ) a n d A b = (b ij ) . T h e n  a  pq b rs = c 11 i n E 1  p A a E q1 E 1r A a E s1 = (c ij ) I M . S o a  pq b rs J i . e . ,  a b J . r R , ra  pq = d  pq i n E r A a = (d  pq ) I M w h e r e  E r = (a ij ) w i t h  a ii = r f o r a l l  i {1,...,n} a n d a ij = 0 f o r a l l  i = j . S i m i l a r l y  ar = a  pq r = e  pq i n A a E r = (e  pq ) I M . S o ra,ar J . I n a l l ,  J i s a n i d e a l i n  R , i . e . , e v e r y i d e a l o f  M n (R) i s e q u a l t o  M n (J ) f o r s o m e i d e a l  J o f R .  P r o b l e m 4 .  ( S e c . 7 . 3 . 3 4 )  P r o o f .  ( a ) I + J = {a + b | a I ,b J } . a I , a = a +0 I + J , t h u s  I I + J . S i m i l a r l y  J I + J . S o I + J i s a n o n e m p t y s e t c o n t a i n i n g b o t h  I a n d J . 

Upload: an-jiang

Post on 05-Apr-2018

235 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Exam Midterm 2

8/2/2019 Exam Midterm 2

http://slidepdf.com/reader/full/exam-midterm-2 1/3

Page 2: Exam Midterm 2

8/2/2019 Exam Midterm 2

http://slidepdf.com/reader/full/exam-midterm-2 2/3

Page 3: Exam Midterm 2

8/2/2019 Exam Midterm 2

http://slidepdf.com/reader/full/exam-midterm-2 3/3