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¿Son isomorfos el grupo aditivo de los racionales y el grupo multiplicativo de los racionales positivos?

Esta pregunta es un poco diferente de Grupo de racionales positivos bajo multiplicación no isomorfo a grupo de racionales ya que me preguntaba si la función logarítmica podría resolver esto o no, gracias.

Considere dos grupos $(\mathbb Q^+,\cdot)$ y $(\mathbb Q,+)$ ¿existe un isomorfismo entre ellos?

Mi intento: Deja que $\varphi:\mathbb Q^+\rightarrow\mathbb Q$ sea la función isomorfa, entonces la siguiente afirmación debe ser cierta para todo $a,b\in\mathbb Q^+$ : $$\varphi(a\cdot b)=\varphi(a)+\varphi(b)$$ Así que supongo que una función logarítmica estaría bien aquí, ya que también es biyectiva.

Pero el problema es que no puedo mostrar para una base específica como $10$ por ejemplo, $\log(\mathbb Q^+)=\mathbb Q$ .

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Si la pregunta fuera sobre $\mathbb{R}^+$ y $\mathbb{R}$ la respuesta habría sido diferente (y más fácil), porque aquí $\log : \mathbb{R}^+ \to \mathbb{R}$ es realmente una biyección, y de hecho un isomorfismo de grupo. Sin embargo, cuando se restringe a $\mathbb{Q}^+$ la mayoría de los valores de $\log$ siguen siendo irracionales (de hecho, trascendentales, esta es una función trascendental), por lo que no funcionará aquí.

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@Najib gracias, he explicado cómo tiene alguna diferencia en la parte superior del texto del problema. si todavía no es aceptable, me dicen que cerrar mi pregunta.

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Como las respuestas a la otra pregunta ya demuestran que los dos grupos no son isomorfos, puede haber no isomorfismo.

19voto

DiGi Puntos 1925

CONSEJO: Para cada $q\in\Bbb Q$ la ecuación $x+x=q$ tiene una solución; ¿es cierto que $x\cdot x=q$ tiene una solución para cada $q\in\Bbb Q^+$ ?

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¡Gracias, lo tengo! Simplemente no hay isomorfismo entre ellos..

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@Amir: Así es. De nada.

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Pero en general, ¿es cierto que $\log_{10}(\mathbb Q^+)=\mathbb Q$ ?

3voto

dotancohen Puntos 156

Así que ahora sabes que no son isomorfos, pero puedes ir un poco más allá con lo que ya sabes. Por ejemplo, $\mathbb{Q}^+$ tiene un subgrupo cuyos elementos son las potencias $2^n$ de $2$ , incluyendo $1$ y $1/2$ etc. Porque el mapa $n \mapsto 2^n$ de $(\mathbb Z,+)$ es inyectiva, se trata de un subgrupo cíclico. Se puede hacer lo mismo con las potencias $3^n$ y ver que estos dos subgrupos se cruzan sólo en $\{1\}$ .

Ahora, sabes que cada número natural tiene una factorización única en términos de primos. ¿Puedes usar eso para decir algo más sobre $(\mathbb Q^+,\cdot)$ ?

Por comparación, puede comprobar dos elementos cualesquiera $g$ y $h$ de $(\mathbb Q,+)$ hay números enteros $m$ y $n$ tal que $mg = nh$ . Esto significa que, en contraste con el caso de $(\mathbb Q^+,\cdot)$ dos subgrupos cíclicos cualesquiera tienen una intersección no trivial. Se dice que $(\mathbb Q^+,\cdot)$ tiene _rango_ igual a 1, lo que significa que hay un $\mathbb Z$ subgrupo, pero sólo uno independiente como $\mathbb Z$ subgrupo, ya que todas las demás copias isomorfas de $\mathbb Z$ lo cumplen de forma no trivial.

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