\?x,y∈S, xy=(xy)mod 4
问〈S，〉是否构成群为什么
解：(1) ?x,y∈S, xy=(xy)mod 4?S,是S上的代数运算。 (2) ?x,y,z∈S,设xy=4k+r 0?r?3
(xy)z =((xy)mod 4)z=rz=(rz)mod 4
=(4kz+rz)mod 4=((4k+r)z)mod 4 =(xyz)mod 4 同理x(yz) =(xyz)mod 4
所以，(xy)z = x(yz)，结合律成立。 (3) ?x∈S, (x1)=(1x)=x,，所以1是单位元。 (4)1?1?1,3?1?3, 0和2没有逆元 所以，〈S，〉不构成群
9.设Z为整数集合，在Z上定义二元运算。如下： \?x,y∈Z,xoy= x+y-2 问Z关于o运算能否构成群为什么
解：(1) ?x,y∈Z, xoy= x+y-2?Z,o是Z上的代数运算。 (2) ?x,y,z∈Z,
(xoy) oz =(x+y-2)oz=(x+y-2)+z-2=x+y+z-4 同理(xoy)oz= xo(yoz)，结合律成立。
(3)设e是单位元，?x∈Z, xoe= eox=x,即x+e-2= e+x-2=x, e=2 (4) ?x∈Z , 设x的逆元是y, xoy= yox=e, 即x+y-2=y+x-2=2, 所以，x?1?y?4?x 所以〈Z，o〉构成群
??10??10?11.设G=???01??,??0?1??,???????10???10????01??,??0?1???，证明G关于矩阵乘法构成一个群． ?????解：(1) ?x,y∈G, 易知xy∈G,乘法是Z上的代数运算。
(2) 矩阵乘法满足结合律
?10?(3)设??01??是单位元，
??(4)每个矩阵的逆元都是自己。 所以G关于矩阵乘法构成一个群．
14.设G为群，且存在a∈G,使得 G={ak∣k∈Z} 证明：G是交换群。
证明:?x,y∈G，设x?ak,y?al，则 xy?akal?ak?l??al?k?alak?yx 所以，G是交换群
17.设G为群，证明e为G中唯一的幂等元。
22?e0，即e0?e0e，由消去律知e0?e 证明:设e0?G也是幂等元，则e0
18.设G为群，a,b,c∈G,证明
∣abc∣=∣bca∣=∣cab∣ 证明：先证设(abc)k?e?(bca)k?e 设(abc)k?e,则(abc)(abc)(abc)?(abc)?e， 即 a(bca)(bca)(bca)?(bca)a?1?e 左边同乘a?1，右边同乘a得
(bca)(bca)(bca)?(bca)?(bac)k?a?1ea?e
反过来，设(bac)?e,则(abc)?e.
kk由元素阶的定义知，∣abc∣=∣bca∣，同理∣bca∣=∣cab∣
19.证明：偶数阶群G必含2阶元。
证明：设群G不含2阶元，?a?G，当a?e时，a是一阶元，当a?e时，a至少是3阶元,因为群G时有限阶的，所以a是有限阶的，设a是k阶的,则a?1也是k阶的，所以高于3阶的元成对出现的，G不含2阶元，G含唯一的1阶元e,这与群G是偶数阶的矛盾。所以，偶数阶群G必含2阶元
20.设G为非Abel群，证明G中存在非单位元a和b,a≠b,且ab=ba. 证明：先证明G含至少含3阶元。
若G只含1阶元,则G={e},G为Abel群矛盾；
若G除了1阶元e外,其余元a均为2阶元，则a2?e，a?1?a
?a,b?G,a?1?a,b?1?b,(ab)?1?ab,所以ab?a?1b?1?(ba)?1?ba，
与G为Abel群矛盾；
所以，G含至少含一个3阶元，设为a，则，且a2a?aa2。 令b?a2的证。
21.设G是Mn(R)上的加法群，n≥2，判断下述子集是否构成子群。 （1）全体对称矩阵 是子群 （2）全体对角矩阵 是子群
（3）全体行列式大于等于0的矩阵. 不是子群 （4）全体上（下）三角矩阵。 是子群
22.设G为群，a是G中给定元素，a的正规化子N（a）表示G中与a可交换的元素构成的集合，即
N（a）={x∣x∈G∧xa=ax} 证明N（a）构成G的子群。 证明：ea=ae,e?N(a)??
?x,y?N(a),则ax?xa,ay?ya
a(xy)?(ax)y?(xa)y?x(ay)?x(ya)?(xy)a,所以xy?N(a)
由ax?xa，得x?1axx?1?x?1xax?1,x?1ae?eax?1，即x?1a?ax?1，所以x?1?N(a) 所以N（a）构成G的子群
31.设?1是群G1到G2的同态，?2是G2到G3的同态，证明?1??2是G1到G3的同态。 证明：有已知?1是G1到G2的函数，?2是G2到G3的函数，则?1·?2是G1到G3的函数。 ?a,b?G1,(?1??2)(ab)??2(?1(ab))??2(?1(a)?1(b)) ?(?2(?1(a)))(?2(?1(b)))?(?1??2)(a)(?1??2)(b) 所以:?1·?2是G1到G3的同态。
33.证明循环群一定是阿贝尔群，说明阿贝尔群是否一定为循环群，并证明你的结论。 证明：设G是循环群,令G=,?x,y?G,令x?ak,y?al,那么
xy?akal?ak?l?al?k?alak?yx,G是阿贝尔群
克莱因四元群,G?{e,a,b,c}
?eabceeabaaecbbceccb acbae是交换群,但不是循环群,因为e是一阶元，a,b,c是二阶元。 36.设?,?是5元置换，且
????21453??，????34512??
????(1)计算??,??,??1,??1,??1??； (2)将??,??1,??1??表成不交的轮换之积。
(3)将（2）中的置换表示成对换之积，并说明哪些为奇置换，哪些为偶置换。
?12345??12345??12345??12345??1?12345???解：(1) ???? ????45321??43125?? ????45123??
???????1? ??1????????21534??54132??
?????12345??12345?(2) ???(1425) ??1?(14253) ??1???(143)(25) (3) ???(14)(12)(15) 奇置换， ??1?(14)(12)(15)(13) 偶置换 ??1???(14)(13)(25) 奇置换
第十四章部分课后习题参考答案
5、设无向图G有10条边，3度与4度顶点各2个，其余顶点的度数均小于3，问G至少有多
?(G)。 少个顶点在最少顶点的情况下，写出度数列、?(G)、 解：由握手定理图G的度数之和为：2?10?20
3度与4度顶点各2个，这4个顶点的度数之和为14度。 其余顶点的度数共有6度。
其余顶点的度数均小于3，欲使G的顶点最少，其余顶点的度数应都取2, 所以，G至少有7个顶点, 出度数列为3,3,4,4,2,2,2,?(G)?4,?(G)?2.
7、设有向图D的度数列为2，3，2，3，出度列为1，2，1，1，求D的入度列，并求?(D),?(D)，
??(D),??(D),??(D),??(D).
解：D的度数列为2，3，2，3，出度列为1，2，1，1，D的入度列为1,1,1,2.
?(D)?3,?(D)?2,??(D)?2,??(D)?1,??(D)?2,??(D)?1
8、设无向图中有6条边，3度与5度顶点各1个，其余顶点都是2度点，问该图有多少个顶点
解：由握手定理图G的度数之和为：2?6?12
设2度点x个，则3?1?5?1?2x?12，x?2，该图有4个顶点.
14、下面给出的两个正整数数列中哪个是可图化的对可图化的数列，试给出3种非同构的无向图，其中至少有两个时简单图。
(1) 2,2,3,3,4,4,5 (2) 2,2,2,2,3,3,4,4 解：(1) 2+2+3+3+4+4+5=23 是奇数，不可图化； (2) 2＋2+2+2+3+3+4+4=16, 是偶数，可图化；
18、设有3个4阶4条边的无向简单图G1、G2、G3，证明它们至少有两个是同构的。
证明：4阶4条边的无向简单图的顶点的最大度数为3，度数之和为8，因而度数列为2，2，2，2；3，2，2，1；3，3，1，1。但3，3，1，1对应的图不是简单图。所以从同构的观点看，4阶4条边的无向简单图只有两个：
所以，G1、G2、G3至少有两个是同构的。
20、已知n阶无向简单图G有m条边，试求G的补图G的边数m?。
解：m??n(n?1)?m 221、无向图G如下图
离散数学复习题及答案
