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Mostrar que no hay otros isomorfos.

Recordar: Dejar $(X,\leq)$, $(Y,\leq ')$ dos conjuntos parcialmente ordenados. Deje $f:X\rightarrow Y$ ser una función tal que

$a\leq b \rightarrow f(a)\leq 'f(b)$

podemos decir $f$ conserva el fin de la relación.

Si $f$ es un bijection y $a\leq b \iff f(a)\leq 'f(b)$ fir cualquier $a,b\in X$ nos dice $f$ es un isomorfismo.

  • Definamos $\leq$ a $\mathbb{N}$ como sigue:

$x\leq y \iff$ $x$ divide $y$

Encontrar todos los fin de preservar el isomorfismo de $(\mathbb{N},\leq)$ a $(\mathbb{N},\leq)$.

Desde $1$ divide $1$, $2$ divide $2$, ..., a continuación, $1\leq 1$, $2\leq 2$,... , que es $Id_{\mathbb{N}}$.

Si $n$ es un número natural, deje $n_0^{m_0}\cdots n_{k-1}^{m_{k-1}}$ ser la descomposición en factores primos.

Deje $g:\Bbb{P\to P}$ un bijective función(donde $\Bbb P$ es el conjunto de los números primos).

A continuación, $f(n)=f\left(n_0^{m_0}\cdots n_{k-1}^{m_{k-1}}\right)=g\left(n_0\right)^{m_0}\cdots g\left(n_{k-1}\right)^{m_{k-1}}$.

Mi pregunta es: ¿Cómo puedo demostrar que no existe ninguna otra isomorfismo?

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Guido A. Puntos 160

Deje $g$ ser un automorphism. A continuación, para cada uno de los prime $p$ tenemos $1 < p$ e lo $1 < g(p)$. Si $g(p)$ no fueron prime, tendríamos algún elemento $1 < x < g(p)$ e lo $1 < g^{-1}(x) < p$ lo cual es absurdo. Por lo tanto, cada primer $p$ es enviado a otro primer $s(p)$. Ahora, pretendemos que $$ g(p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}) = s(p_1)^{n_1} \cdots s(p_k)^{n_k} \etiqueta{1} $$

y ya que estas son, de hecho, automorfismos, esto les caracteriza. En efecto, podemos hacer la inducción en el máximo exponente de un primer descomposición de $n \in \mathbb{N}$. Si $n = 1$ o $n$ prime, ya hemos demostrado que esta. Ahora tome $n = p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k} \in \mathbb{N}$ y sin pérdida de generalidad, supongamos $n_1 \leq \dots \leq n_k$. Desde $ p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k-1} < p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}$, luego

$$ s(p_1)^{n_1} \cdots s(p_k)^{(n_k-1)} = g(p_1^{n_1} \cdots p_k^{(n_k-1)}) < g(p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}) $$

y por lo $g(p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}) = s(p_1)^{m_1} \cdots s(p_k)^{m_k}$ con $m_i \geq n_i$. Deberíamos ver que $m_i = n_i$ para todos los $i$. Si por alguna $j$ sería $m_j > n_j$, entonces tendríamos que

$$ s(p_1)^{n_1} \cdots s(p_k)^{(n_k-1)} < s(p_1)^{n_1} \cdots s(p_k)^{n_k} < s(p_1)^{m_k} \cdots s(p_k)^{m_k} $$

y por lo tanto la aplicación de $g^{-1}$ obtenemos que

$$ p_1^{n_1} \cdots p_k^{(n_k-1)} < g^{-1}(s(p_1)^{n_1} \cdots s(p_k)^{n_k}) < p_1^{n_1} \cdots p_k^{n_k}. $$

lo cual es absurdo. Esto concluye la prueba de $(1)$ y así autmorphisms corresponden a bijections de $\mathbb{P}$, y a través de la enumeración, el último corresponden a bijections de $\mathbb{N}$. En otras palabras, si $p_n$ en la $n$-th primer y definimos

$$ \begin{align} \Gamma : \operatorname{Aut}(&\mathbb{N}, |) \longrightarrow \mathbb{S}(\mathbb{P}) \longrightarrow \mathbb{S}(\mathbb{N})\\ & g \longmapsto (p \mapsto g(p)) \mapsto s_g \end{align} $$

con $s_g(m) = n$ fib $g(p_m) = p_n$, a continuación, $\Gamma$ es bijective.

Edit: de acuerdo a los comentarios de la pregunta se refiere a la automorfismos de la orden inducido por la división, por lo tanto lo que sigue no se aplica.

Para facilitar la notación, voy a utilizar $U = (\mathbb{N},\leq)$ por los naturales con el orden habitual y $D = (\mathbb{N},\leq')$ por los naturales con el orden dado por la división. Tenga en cuenta que cualquier función de $g : U \to D$ , el cual verifica $x \leq y \Rightarrow g(x) \leq' g(y)$ es monótona como una función de $\tilde{g}: U \to U$, debido a $x | y$ implica $x \leq y$. Por lo tanto si $g$ fueron un isomorfismo, tendríamos un bijective la monotonía de la función $\tilde{g} : U \to U$ con $g(n) = \tilde{g}(n)$. Como hemos descartado en los comentarios, como una función tenemos $g \neq id$ y así por orden de los naturales (con respecto a la orden en $U$),

$$ l := \min \{n : g(n) \neq n\} $$

está bien definido, y por lo $g(l) \neq l$. Por surjectivity, $l = g(k)$ e lo $k \neq l$. Por minimality, ya $k \neq g(k)$ necesariamente $l < k$ e lo $g(l) < g(k) = l$. Por minimality una vez más, esto nos dice que $g(g(l)) = g(l) = g(g(k))$ y por inyectividad, conseguimos que los $g(l) = g(k) = l$, y eso es absurdo. Desde la contradicción vino desde suponiendo que tal $g$ existió, no hay isomorfismo entre $U$ e $D$ existe.

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Ingix Puntos 91

La información clave es que para el orden que definió, un número primo $p$ tiene la propiedad que de $1 \le x \le p$ sigue a $x=1$ o $x=p$ . Además, ningún otro número (además de 1, que es un punto de referencia obvio de cualquier isomorfismo) cumple esa condición. Entonces, por necesidad, cualquier isomorfismo de orden debe mapear biyectivamente primos a primos.

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