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閉じている集合

4数からなる集合Aがあり、乗法と除法に関して閉じている。このとき、  (1)4数を求めよ。  (2)集合Aは、(1)の答えである組のみであることを示せ。 おそらく、この4数とは、{1,-1,i,-i}だと思うのですが、(2)の証明が思いつきません。どなたか、ご教授ください。

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  • BLUEPIXY
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回答No.1

乗法に関して閉じているということから A1,A2,A3,A4の内の一つの数xは、 x、x^2、x^3、x^4が A1,A2,A3,A4の組のどれかになり巡回しなければならないことから x^5=x (5乗すると元に戻る)を満たしていなければならない。 上の式を解くと (x^2+1)(x-1)(x+1)=0となって 題意を満たすxはiしかない よって{i,-1,-i,1}の一組である

Chijine
質問者

補足

ということは、乗法に関してのみ閉じているだけで、1組のみときまるということですか?

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その他の回答 (2)

  • BLUEPIXY
  • ベストアンサー率50% (3003/5914)
回答No.3

>乗法に関してのみ閉じているだけで、… そうですね。 あんまり自信がない(私は、乗法に関して閉じていて除法に関して閉じていない4種の数の組の反例をあげることができない)ですが 例えば、集合Aのある数xとある数yの乗算を f(Ax,Ay)→Axyで表したとすると 除法に関して閉じていると言えば f(Ax,Axy)→Ayが必ずあるということが言えると言うことです。 仮に、乗法の結果、4種が2種になったとしても、乗法に関しては閉じていますが、4種が2種になるような乗法の時には、除法は値が確定しない場合があるということですから、4種の演算の結果が4種になるという意味だと考えて良いと思います。 #1の x、x^2、x^3、x^4が4種で同じ値がないという仮定はそういう意味で除法において閉じているから仮定(限定)できることです。

Chijine
質問者

お礼

たいへん参考になりました。 ありがとうございました。

Chijine
質問者

補足

乗法について閉じていることから  x×(かける)x^4=x 除法について閉じていることから(x≠0)  x÷x^4=x であり、2つの方程式を同時にみたすxは、  x=1,-1,i,-i の4つであるから、4数からなる集合Aは、  A={1,-1,i,-i} ただ1つであるといえる。 というのは、いかがでしょうか?

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回答No.2

x^5=xから、 x(x+1)(x-1)(x+ⅰ)(x-ⅰ)=0 x=0,1,-1,ⅰ,-ⅰ このように5つの解があるが、 除法に関して閉じていることにより、0が消える。 (0で割ることはできない) したがって、残りの4数が集合Aとなるのでは?

Chijine
質問者

お礼

参考にさせていただきます。 ありがとうございました。

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