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Deje que$R$ sea un anillo unital conmutativo. ¿Es cierto que el grupo de unidades de$R$ no es isomorfo con el grupo aditivo de$R$?

Deje que$R$ sea un anillo conmutativo con la unidad, y que$R^{\times}$ sea el grupo de unidades de$R$. Entonces, ¿es cierto que$(R,+)$ y$(R^{\times},\ \cdot)$ no son isomorfos como grupos?

Sé que la afirmación es cierta en general para los campos. Y es trivialmente cierto para cualquier anillo finito (como$|R^{\times}| \le |R|-1<|R|$, por lo que ni siquiera son biyectivos).

Puedo mostrar que los grupos no son isomorfos cuando$\operatorname{char} R \ne 2$, pero no puedo tratar con$\operatorname{char} R=2$ caso ... Por favor, ayuda. Gracias por adelantado.

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arctic tern Puntos 383

Contraejemplo:$R=\mathbb{R}\times\mathbb{Z}_2$ satisface$(R,+)\cong(R^\times,\cdot)$.

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Hurkyl Puntos 57397

La conjetura es falsa. Aquí es un contraejemplo.

Supongamos $R$ es un anillo con la propiedad de que todos los $r \in R^\times$ satisface $r^2 = 1$.

A continuación, tanto en $(R,+)$ e $(R^\times,\cdot)$ son abelian grupos con la propiedad de que cada elemento tiene un exponente $2$ — es decir, son espacios vectoriales sobre $\mathbf{F}_2$.

Si $B$ es una base de un espacio vectorial $V$ sobre $\mathbf{F}_2$, luego los elementos de $V$ puede ser identificado con subconjuntos finitos de $B$. Si $B$ es infinita, tiene la misma cardinalidad, su conjunto de subconjuntos finitos. En consecuencia, $(R,+)$ e $(R^\times, \cdot)$ son isomorfos si y sólo $R$ e $R^\times$ tienen la misma cardinalidad.

Deje $X$ ser un conjunto de indeterminates, y definir el anillo

$$ T[X] = \mathbf{F}_2[X] / \langle x^2 - 1 \mid x \in X \rangle $$

$(T[X], +)$ es un espacio vectorial cuya base es el conjunto de todos los subconjuntos finitos de $X$. Para cualquier $v \in T[X]$, vamos a $\deg(v)$ la suma de los coeficientes de $v$.

Para cada $v \in T[X]$, $v^2 = \deg(v)$.

Por lo tanto, para cada $v \in T[X]$, o tenemos $v$ es divisor de cero ($v^2 = 0$) o $v$ es una unidad (con inverse $v$). Por lo tanto, $T[X]^\times$ es el conjunto de todos los elementos con $\deg(v) = 1$.

Si $X$ es infinito, $T[X]$ e $T[X]^\times$ tienen la misma cardinalidad, y por lo tanto $(T[X],+)$ es isomorfo a $(T[X]^\times, \cdot)$ como abelian grupos.

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