关于从ℚ/ℤ到ℤ/2ⁿℤ的非平凡群同态存在性的求解问询
关于从ℚ/ℤ到ℤ/2ⁿℤ的非平凡群同态存在性的求解问询
我正在思考这个群论问题:是否存在从$\Bbb{Q}/\Bbb{Z}$到$\Bbb{Z}/2^n\Bbb{Z}$($n\ge 1$)的非平凡群同态?
目前我的推导思路是:假设存在这样的群同态$f:\Bbb{Q}/\Bbb{Z}\to \Bbb{Z}/2^n\Bbb{Z}$,任取$a\in \Bbb{Q}/\Bbb{Z}$,令$f(a)=b$(其中$b\in\Bbb{Z}/2n\Bbb{Z}$),那么可以推出$f(2na)=0$,但到这里就不知道怎么继续了。我希望能自己独立解决这个问题,所以只需要给我一个提示就好!
嘿,你已经走对方向啦!给你几个小提示帮你突破瓶颈:
- 先回忆$\Bbb{Q}/\Bbb{Z}$中元素的本质:每个元素都能写成$\frac{k}{m} + \Bbb{Z}$的形式($k,m$为整数,$m>0$),而且这个元素的阶是$m$的约数,也就是$m\cdot\left(\frac{k}{m}+\Bbb{Z}\right)=0$在$\Bbb{Q}/\Bbb{Z}$中成立。
- 结合你已经得到的$f(2na)=0$,不妨试试把$a$取成$\frac{1}{2n} + \Bbb{Z}$这个具体元素,分析它在$f$下的像会有什么约束?
- 别忘了群同态的核心性质:$f(kx)=kf(x)$对任意整数$k$和群元素$x$都成立,把这个性质和$\Bbb{Q}/\Bbb{Z}$里元素的有限阶特性结合起来,说不定能找到构造同态的方法,或者证明不存在的依据。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Poitou-Tate
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