´Algebra Abstracta. - DIM
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Álgebra <strong>Abstracta</strong>.<br />
28 de diciembre de 2007
Índice general<br />
1. Grupos. 5<br />
1.1. Semigrupos, monoides y grupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5<br />
1.1.1. Ejemplos de grupos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
1.2. Subgrupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
1.3. Morfismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
1.4. Subgrupos normales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
1.4.1. Relaciones de equivalencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
1.4.2. Subgrupos normales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
1.5. Teorema del factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
1.6. Generadores de subgrupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
1.6.1. Subgrupo generado por un conjunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
1.6.2. Grupos cíclicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
1.7. Automorfismos interiores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
1.8. Teoremas de isomorfismos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
1.8.1. Teorema de correspondencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
1.8.2. Teoremas de isomorfismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
1.9. Grupos abelianos de tipo finito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22<br />
2. Acciones de grupos. 23<br />
3
4 ÍNDICE GENERAL
Capítulo 1<br />
Grupos.<br />
El concepto de grupo es esencial en el estudio del álgebra.<br />
1.1. Semigrupos, monoides y grupos<br />
Sea G un conjunto no vacío. Una operación binaria o ley de composición sobre G es<br />
una función G × G → G. La imagen por la ley de composición del par (a, b) ∈ G × G se<br />
denota como ab (notación multiplicativa), o también como a + b (notación aditiva). En la<br />
mayor parte del curso, usaremos la notación multiplicativa y nos referiremos a ab como el<br />
producto de a y b.<br />
Definición 1 Sea G un conjunto no vacío y G × G → G una operación binaria sobre G. Se<br />
dice que<br />
1. La ley de composición es asociativa si a(bc) = (ab)c para todo a, b, c ∈ G.<br />
2. La ley de composición es conmutativa si ab = ba para todo a, b ∈ G.<br />
3. Un elemento e ∈ G es un elemento neutro o identidad o unidad de la ley de<br />
composición si<br />
ae = ea = a para todo a ∈ G.<br />
4. Un elemento b ∈ G es un inverso de a ∈ G si ab = ba = e.<br />
Observación 1 Generalmente, la notación aditiva se utiliza cuando la ley de composición<br />
es conmutativa.<br />
Definición 2 Sea G un conjunto no vacío equipado con una ley de composición sobre G .<br />
1. Se dice que G es un semigrupo si<br />
a) la ley de composición es asociativa<br />
2. Se dice que G es un monoide si<br />
a) G es un semigrupo,<br />
b) la ley de composición tiene un elemento neutro eG ∈ G.<br />
5
6 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
3. Se dice que G es un grupo si<br />
a) G es un monoide,<br />
b) Todo a ∈ G tiene un inverso.<br />
4. Se dice que G es un grupo abeliano si G es un grupo y la ley de composición es<br />
conmutativa.<br />
El orden de un grupo G es su cardinal (número de elementos), y se escribe como |G|. Se dice<br />
que el grupo G es finito si |G| < ∞. En caso contrario, se dice que G es infinito.<br />
El siguiente teorema muestra la unicidad del neutro y del inverso de cada elemento en un<br />
grupo.<br />
Teorema 1 Sea G un conjunto no vacío equipado de una ley de composición.<br />
1. Si G es un monoide, entonces el elemento neutro e es único. En este caso, denotaremos<br />
eG al único neutro de G.<br />
2. Si G un grupo, entonces:<br />
a) c ∈ G y cc = c, ⇒ c = eG.<br />
b) (Cancelación por la izquierda) a, b, c ∈ G y ab = ac ⇒ b = c.<br />
c) (Cancelación por la derecha) a, b, c ∈ G y ba = ca ⇒ b = c.<br />
d) Para todo a ∈ G, su elemnto inverso es único. En este caso, denotaremos a −1 al<br />
único inverso de a.<br />
e) Para todo a ∈ G, (a −1 ) −1 = a.<br />
f) Para todo a, b ∈ G, (ab) −1 = b −1 a −1 .<br />
Demostración: Si G es un monoide, entonces por definición existe un elemento neutro e ∈ G.<br />
Veamos que este es único: si e ′ ∈ G es otro elemnto neutro, entonces e = ee ′ = e ′ . Luego,<br />
e = e ′ y, por lo tanto, e es único.<br />
Supongamos que G es un grupo, y probemos las afirmaciones (a)-(f).<br />
(a) Sea c ∈ G tal que cc = c. Entonces c −1 (cc) = c −1 c ⇒ (c −1 c)c = c −1 c ⇒ eGc = eG ⇒ c =<br />
eG.<br />
(b) Sean a, b, c ∈ G tales que ab = ac. Luego,<br />
(c)Ejercicio.<br />
ab = ac ⇒ a −1 (ab) = a −1 (ac)<br />
⇒ (a −1 a)b = (a −1 a)c<br />
⇒ eGb = eGc<br />
⇒ b = c<br />
(d) Sea a ∈ G. Dado que G es un grupo, existe un inverso a −1 para a. Veamos que este es<br />
único: si a ′ ∈ G es otro inverso para a, entonces aa ′ = eG = aa −1 . Utilizando la cancelación<br />
por la izquierda, concluímos que a ′ = a −1 , lo que prueba la unicidad del inverso.
1.1. SEMIGRUPOS, MONOIDES Y GRUPOS 7<br />
(e) Ejercicio<br />
(f) Ejercicio.<br />
Observación 2 A veces un grupo G se denota por (G, ·), donde · indica la operación binaria<br />
que se utiliza.<br />
1.1.1. Ejemplos de grupos.<br />
N ∪ {0}, equipado con la suma como ley de composición, es un monoide.<br />
Z, Q, R y C, cada uno equipado con la suma como ley de composición, es un grupo<br />
abeliano.<br />
Q \ {0}, R \ {0} y C \ {0}, cada uno equipado con la multiplicación como ley de<br />
composición, es un grupos abeliano.<br />
Raíces de la unidad<br />
Sean n un entero positivo y G el subconjunto de C de todas las raíces n-ésimas de la unidad.<br />
Es decir,<br />
G = {e 2iπr/n : r ∈ {0, · · · , n − 1}}.<br />
La multiplicación de números complejos restringida a G × G es una ley de composición sobre<br />
G. Con esta ley de composición, G es un grupo abeliano finito. En efecto:<br />
La multiplicación en C es asociativa, por lo que también es asociativa en G,<br />
G tiene neutro y este es igual a e 2iπ0/n = 1.<br />
Sea r ∈ {0, · · · , n − 1}. El elemento e 2iπr/n tiene inverso y este es igual e 2iπ(n−r)/n .<br />
La multiplicación en C es conmutativa, por lo que también es conmutativa en G. Luego,<br />
G es abeliano,<br />
El cardinal de G es |G| = n < ∞. Luego, G es finito.<br />
Conjunto de matrices invertibles con la multiplicación.<br />
Sean n ≥ 2 un entero y K = Q, R o C. Se define<br />
GL(n, K) = {A ∈ Mn×n(K) : A es invertible }.<br />
El conjunto GL(n, K), equipado con la multiplicación de matrices, es un grupo. En efecto:<br />
La multiplicación de matrices es asociativa en Mn×n(K). Luego, es asociativa en GL(n, K).<br />
GL(n, K) tiene neutro, y este es igual a la matriz identidad In ∈ Mn×n(K).<br />
Toda matriz A ∈ GL(n, K) tiene un inverso, y este igual a la matriz inversa A −1 .<br />
Como la multiplicación de matrices no es conmutativa, GL(n, K) no es abeliano.
8 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Conjunto de funciones biyectivas con la composición de funciones.<br />
Sean X un conjunto no vacío y G = {f : X → X : f es invertible }. La composición de<br />
funciones es una ley de composición sobre G. El conjunto G, equipado de la composición de<br />
funciones, es un grupo. En efecto:<br />
La composición de funciones es asociativa,<br />
La función identidad id : X → X es el neutro para la composición de funciones,<br />
para todo f ∈ G su inversa f −1 es el inverso de f para la composición de funciones.<br />
El grupo (G, ◦) no siempre es abeliano, como lo muestra el próximo ejemplo.<br />
Grupo de permutaciones<br />
Sea n ≥ 2 un entero. Definimos los conjuntos<br />
Bn = {1, · · · , n} y Sn = {σ : Bn → Bn : σ es biyectiva }.<br />
Sn equipado con la composición de funciones es un grupo (es un caso particular del ejemplo<br />
anterior). Este grupo se conoce con el nombre de grupo de permutaciones de n elementos.<br />
Los elementos de Sn se llaman permutaciones, y σ ∈ Sn se anota<br />
o simplemente<br />
σ =<br />
1 · · · n<br />
σ(1) · · · σ(n)<br />
σ = (σ(1) · · · σ(n)) .<br />
(Sn, ◦) es un grupo finito, con |Sn| = n!.<br />
Si n = 2, las únicas permutaciones son id = (12) y σ = (21). Luego, como σ ◦ id = id ◦ σ = σ,<br />
el grupo S2 es abeliano.<br />
Si n ≥ 3, Sn no es abeliano. Para verificarlo, basta tomar las siguientes dos permutaciones<br />
<br />
1<br />
σ =<br />
2<br />
2<br />
3<br />
3<br />
1<br />
4<br />
4<br />
· · ·<br />
· · ·<br />
<br />
n<br />
n<br />
y<br />
<br />
1<br />
τ =<br />
2<br />
2<br />
1<br />
3<br />
3<br />
4<br />
4<br />
· · ·<br />
· · ·<br />
<br />
n<br />
,<br />
n<br />
y comprobar que τ ◦ σ = σ ◦ τ.<br />
Producto directo<br />
Sean G1 y G2 dos grupos. Considere el producto G = G1×G1 = {(g1, g2) : g1 ∈ G1, g2 ∈ G2}.<br />
Se define la siguiente operación binaria sobre G:<br />
(g1, g2)(h1, h2) = (g1g2, h1h2), para todo g1, h1 ∈ G1 y g2, h2 ∈ G2.<br />
Entonces G equipado con esta operación es un grupo, cuyo elemento neutro es (eG1 , eG2 ).<br />
Además, el inverso de (g1, g2) está dado por (g −1<br />
1 , g−1 2 ), para todo (g1, g2) ∈ G.<br />
Similarmente, para n ≥ 3 grupos G1, · · · , Gn, el producto<br />
G = G1 × · · · × Gn = {(g1, · · · , gn) : gi ∈ Gi para todo 1 ≤ i ≤ n}<br />
<br />
,
1.2. SUBGRUPOS 9<br />
equipado con la operación binaria coordenada a coordenada, es un grupo.<br />
De manera más general, sea I un conjunto de índices, y para cada i ∈ I, sea Gi un grupo. El<br />
producto G = <br />
i∈I Gi es el conjunto definido por<br />
<br />
Gi = {(xi)i∈I : xi ∈ Gi, para todo i ∈ I}.<br />
i∈I<br />
Sobre este conjunto se define la operación binaria coordenada a coordenada dada por<br />
(xi)i∈I(yi)i∈I = (xiyi)i∈I para todo (xi)i∈I, (yi)i∈I ∈ G.<br />
El conjunto G, equipado con la operación binaria coordenada a coordenada, es un grupo cuyo<br />
elemento neutro es (eGi )i∈I. Además, el inverso de (xi)i∈I está dado por (x −1<br />
i )i∈I, para todo<br />
(xi)i∈I ∈ G. Al grupo G se le llama el producto directo de la familia {Gi}i∈I.<br />
De lo anterior se deduce que Z n , Q n , R n y C n , cada uno equipado con la suma coordenada a<br />
coordenada, es un grupo.<br />
1.2. Subgrupos<br />
Definición 3 Sea G un grupo. Se dice que H ⊆ G es un subgrupo de G si satisface las dos<br />
propiedades siguientes:<br />
H es cerrado para la ley de composición, i.e,<br />
xy ∈ H, para todo x, y ∈ H.<br />
H, equipado con la restricción a H × H de la ley de composición, es un grupo.<br />
Se dice que un subgrupo H de G es trivial si H = {eG}. Observe que este es el subgrupo<br />
”más pequeño”de G.<br />
Ejercicio 1 Sea G un grupo. Pruebe que H ⊆ G es un subgrupo de G si y sólo si las siguientes<br />
tres propiedades son ciertas:<br />
1. H es cerrado para la ley de composición.<br />
2. eG ∈ H.<br />
3. Para todo x ∈ G, su inverso x −1 ∈ H.<br />
Proposición 1 (Caracterización de subgrupos) Sea G un grupo. Un subconjunto H de G es<br />
un subgrupo de G si y sólo si las siguientes dos propiedades son ciertas:<br />
1. H = ∅.<br />
2. xy −1 ∈ H, para todo x, y ∈ H.
10 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Demostración:<br />
Si H ⊆ G es un subgrupo entonces, por Ejercicio 2, eG ∈ H. Luego, H = ∅. Si x, y ∈ H<br />
entonces, nuevamente por Ejercicio 2, tenemos que y −1 ∈ H. Como H es cerrado por la ley<br />
de composición, concluímos que xy −1 ∈ H.<br />
Supongamos que H ⊆ G satisface las propiedades 1. y 2. de la Proposición. Como H = ∅,<br />
existe x ∈ H. Luego, la propiedad 2. implica que eG = xx −1 ∈ H. Ya que eG ∈ H, de la<br />
propiedad 2. sigue que si x ∈ H, entonces eGx −1 = x −1 ∈ H. Sean x, y ∈ H. De lo probado<br />
anteriormente se tiene que y −1 ∈ H. Luego, propiedad 2. implica que xy = x(y −1 ) −1 ∈ H.<br />
Finalmente, por Ejercicio 2, concluímos que H es un subgrupo de G. <br />
Ejercicio 2 Sea G un grupo y sea {Gi}i∈I una familia de subgrupos de G. Pruebe que H =<br />
<br />
i∈I Gi es un subgrupo de G.<br />
1.3. Morfismos<br />
Una manera de relacionar dos espacios X e Y es por medio de alguna función f : X → Y .<br />
Dependiendo de la estructura que tengan X e Y , es el tipo de función que se escoge. Por<br />
ejemplo, si X e Y son espacios vectoriales, lo natural es exigir que f sea una función lineal.<br />
Cuando X e Y son grupos, las funciones que interesan son los morfismos u homomorfismos.<br />
Definición 4 Sean G y H dos grupos. Un morfismo u homomorfismo entre G y H es<br />
una función f : G → H que satisface la siguiente propiedad:<br />
f(xy) = f(x)f(y) para todo x, y ∈ G.<br />
En palabras, un morfismo entre dos grupos G y H es una función entre G y H que preserva<br />
la estructura de grupo.<br />
Ejercicio 3 Sean G y H dos grupos, y f : G → H un morfismo. Pruebe que<br />
Si eG y eH son los elementos neutros de G y H, respectivamente, entonces f(eG) = eH.<br />
f(g −1 ) = f(g) −1 , para todo g ∈ G.<br />
Sean G y H dos grupos. Un morfismo f : G → H recibe el nombre de<br />
monomorfismo si es inyectivo.<br />
epimorfismo si es epiyectivo.<br />
isomorfismo si es biyectivo.<br />
endomorfismo si H = G.<br />
automorfismo si es biyectivo y H = G.<br />
Definición 5 Se dice que los grupos G y H son isomorfos, lo que se escribe como G ∼ = H,<br />
si existe un isomorfismo f : G → H.<br />
Ejercicio 4 Sea f : G → H un morfismo entre los grupos G y H. Entonces:
1.4. SUBGRUPOS NORMALES. 11<br />
Si G1 ⊆ G es un subgrupo de G, entonces f(G1) es un subgrupo de H.<br />
Si H1 ⊆ H es un subgrupo de H, entonces f −1 (H1) es un subgrupo de G.<br />
Definición 6 Sea f : G → H un morfismo entre los grupos G y H.<br />
Se define el núcleo o kernel de f como el conjunto<br />
Ker(f) = f −1 ({eH}) = {x ∈ G : f(x) = eH}.<br />
Se define la imagen de f como el conjunto<br />
Im(f) = f(G) = {f(x) : x ∈ G}.<br />
Ejercicio 5 Sea f : G → H un morfismo entre los grupos G y H. Pruebe que Ker(f) es un<br />
subgrupo de G, y que Im(f) es un subgrupo de H.<br />
La siguiente Propisición entrega una caracterización de los morfismos inyectivos.<br />
Proposición 2 Sea f : G → H un morfismo entre los grupos G y H. Entonces<br />
f es inyectiva si y sólo si Ker(f) = {eG}.<br />
Demostración: Supongamos que f es inyectiva. Como f(eG) = eH, entonces eG ∈ Ker(f). Si<br />
x ∈ Ker(f) entonces f(x) = f(eG) = eH, pero como f es inyectiva, es necesario que x = eG.<br />
Luego, Ker(f) = {eG}.<br />
Supongamos que Ker(f) = {eG}. Sean x, y ∈ G tales que f(x) = f(y). Entonces tenemos que<br />
f(x)f(y) −1 = eH ⇒ f(x)f(y −1 ) = eH<br />
⇒ f(xy −1 ) = eH<br />
⇒ xy −1 ∈ Ker(f).<br />
Luego, por hipótesis, xy −1 = eG, lo que implica que x = y. <br />
1.4. Subgrupos normales.<br />
1.4.1. Relaciones de equivalencia<br />
Sea X un conjunto no vacío. Una relación sobre X es un subconjunto R de X × X. Se dice<br />
que x ∈ X está relacionado según R con y ∈ X (lo que anotaremos x ∼R y, o simplemente<br />
x ∼ y, si no hay confusión) si y sólo si (x, y) ∈ R.<br />
Se dice que R es una relación de equivalencia si cumple las siguientes propiedades:<br />
Reflexividad: x ∼ x para todo x ∈ X.<br />
Simetría: para todo x, y ∈ X, x ∼ y ⇒ y ∼ x.<br />
Transitividad: para todo x, y, z ∈ X, x ∼ y e y ∼ z ⇒ x ∼ z.
12 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Si R es una relación de equivalencia, se define la clase de equivalencia de x ∈ X como<br />
[x]R = [x] = {y ∈ X : x ∼ y}.<br />
Observación 3 Notar que x ∼ y si y s ´ lo si [x] = [y].<br />
La colección de clases de equivalencia de R forma una partición de X.<br />
Al conjunto de clases de equivalencia de R se le llama conjunto cuociente y se denota<br />
X/ ∼R o simplemente X/ ∼.<br />
Definición 7 Sea G un grupo. Se dice que la relación de equivalencia ∼ sobre G es compatible<br />
con la ley de composición si<br />
para todo x1, x2, y1, y2 ∈ G, x1 ∼ y1 y x2 ∼ y2 ⇒ x1x2 ∼ y1y2.<br />
Sea G un grupo y sea ∼ una relación de equivalencia compatible con la ley de composición.<br />
Sobre X/ ∼ la siguiente ley de composición está bien definida<br />
[x][y] = [xy], para todo x, y ∈ G.<br />
En efecto, si x ′ ∈ [x] e y ′ ∈ [y], entonces, por definición de relación compatible, se tiene que<br />
x ′ y ′ ∼ xy. Es decir, [x ′ y ′ ] = [xy].<br />
Llamaremos ley inducida a esta ley de composición sobre G/ ∼.<br />
Proposición 3 Sea G un grupo y sea ∼ una relación de equivalencia compatible con la ley<br />
de composición. El conjunto cuociente G/ ∼, equipado con la ley de composición inducida,<br />
es un grupo.<br />
Demostración: La asociatividad de la ley inducida se hereda de la asociatividad de la ley de<br />
composición de G. La clase [eG] es el elemento neutro para la ley inducida. Luego, el inverso<br />
de [x] es [x −1 ], para todo [x] ∈ G/ ∼.<br />
<br />
Ejercicio 6 Sean G un grupo y ∼ una relación de equivalencia compatible con la ley de<br />
composición.<br />
Pruebe que la función ν : G → G/ ∼ definida por ν(x) = [x] es un morfismo epiyectivo.<br />
Definición 8 Sean G un grupo y ∼ una relación de equivalencia compatible con la ley de<br />
composición.<br />
Al epimorfismo ν : G → G/ ∼, definido por ν(x) = [x], se le llama epimorfismo canónico<br />
o sobreyección canónica.<br />
Ejercicio 7 Sean G un grupo y ∼ una relación de equivalencia compatible con la ley de<br />
composición. Pruebe que<br />
[eG] ⊆ G es el kernel de ν : G → G/ ∼.<br />
Para todo x ∈ G e y ∈ Ker(ν), se tiene que x −1 yx ∈ Ker(ν).
1.4. SUBGRUPOS NORMALES. 13<br />
1.4.2. Subgrupos normales<br />
Hemos visto que el Kernel de un morfismo f : G → H es un subgrupo de G. En lo que sigue,<br />
trataremos de caracterizar tales subgrupos.<br />
En el Ejercicio 7, se prueba que el kernel de un epimorfismo canónico ν satisface<br />
x −1 Ker(ν)x ⊆ Ker(ν), para todo x ∈ G.<br />
En realidad, se puede probar un resultado más general, como la muestra la siguiente proposición.<br />
Proposición 4 Sea f : G → H un morfismo entre los grupos G y H. Entonces<br />
x −1 Ker(f)x = Ker(f), para todo x ∈ G.<br />
Demostración: Sean x ∈ G e y ∈ Ker(f). Tenemos que<br />
f(x −1 yx) = f(x −1 )f(y)f(x)<br />
= f(x) −1 eHf(x)<br />
= f(x) −1 f(x)<br />
= eH.<br />
Luego, x −1 yx ∈ Ker(f). Como x e y son arbitrarios, hemos probado que<br />
x −1 Ker(f)x ⊆ Ker(f), para todo x ∈ G. (1.4.1)<br />
Por otro lado, si y ∈ Ker(f) entonces y = x −1 xyx −1 x. Por (1.4.1) aplicado a x −1 , deducimos<br />
que xyx −1 ∈ H. Luego, y = x −1 xyx −1 x ∈ x −1 Ker(f)x, lo que prueba que<br />
x −1 Ker(f)x = Ker(f), para todo x ∈ G.<br />
Definición 9 Sea G un grupo. Un subgrupo H de G se dice normal si<br />
x −1 Hx = H, para todo x ∈ G.<br />
La frase ”H es un subgrupo normal de G”se abrevia por H ✁ G.<br />
Ejercicio 8 Sea H un subgrupo de G. Probar que<br />
x −1 Hx = H ⇔ x −1 Hx ⊆ H.<br />
Luego, H ✁ G ⇔ x −1 Hx ⊆ H para todo x ∈ G.<br />
Ejercicio 9 Si G es un grupo abeliano, entonces todo subgrupo de G es normal.<br />
De la Proposicón 4 concluímos que el kernel de un morfismo es un subgrupo normal. Veremos<br />
que cualquier subgrupo normal es el kernel de algún morfismo.
14 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Definición 10 Sea H ⊆ G un subgrupo. Se define la siguiente ralción sobre G<br />
Proposición 5 Sea H ⊆ G un subgrupo.<br />
La relación ∼H es de equivalencia.<br />
x ∼H y ⇔ x −1 y ∈ H.<br />
La clase de equivalencia de x ∈ G es el conjunto xH. Este conjunto recibe el nombre<br />
de clase derecha de x.<br />
La relación ∼H es compatible con la ley de composición si y sólo si H ✁ G.<br />
Demostración: El primer y el segundo punto quedan como ejercicio.<br />
Para probar el tercer punto, supongamos primero que ∼H es compatible con la ley de com-<br />
posición. Sean x ∈ G y h ∈ H. Tenemos que eG ∼H h, pues e −1<br />
G h = h ∈ H, y x ∼H x, pues<br />
la relación es refleja. Luego, como la relación es compatible, obtenemos que eGx ∼H hx. Es<br />
decir, x −1 (hx) = x −1 hx ∈ H. Entonces, como x y h son arbitrarios, concluímos que<br />
lo que es equivalente a H ✁ G.<br />
x −1 Hx ⊆ H, para todo x ∈ G,<br />
Supongamos ahora que H ✁ G. Sean x1, x2, y1, y2 ∈ G tales que x1 ∼H x2 e y1 ∼H y2,<br />
lo que equivale a decir que x −1<br />
1 x2 ∈ H e y −1<br />
1 y2 ∈ H. Ya que H es normal, tenemos que<br />
y −1<br />
2 (x−1 1 x2)y2 ∈ H. Luego, como y −1<br />
1 y2 ∈ H y H es cerrado para la ley de composición,<br />
−1<br />
y2)y 1 x2)y2 = (x1y1) −1 (x2y2) ∈ H, lo que implica que x1y1 ∼H x2y2. <br />
obtenemos (y −1<br />
1<br />
2 (x−1<br />
Observación 4 La relación x ≈H y ⇔ yx −1 ∈ H, también es de equivalencia. La clase de<br />
x ∈ G según esta relación es igual a Hx (clase izquierda de x). En general, xH y Hx no<br />
tienen porque coincidir. De hecho, xH = Hx, para todo x ∈ H ⇔ H ✁ G.<br />
La Proposición 5 asegura que si H ✁ G entonces el cuociente G/ ∼H, con la ley inducida, es<br />
un grupo.<br />
El cuociente G/ ∼H se denota G/H, lo que se lee como ”G módulo H”. Cuando H ✁ G, se<br />
dice que G/H es el grupo factor de G por H.<br />
Ahora tenemos todas las herramientas para probar que cualquier subgrupo normal es el kernel<br />
de algún morfismo.<br />
Proposición 6 Sea H ⊆ G un subgrupo. Entonces<br />
H es el kernel de un morfismo ⇔ H ✁ G.<br />
Demostración: En la Proposición 4 se probó que si H es el kernel de un morfismo, entonces<br />
H ✁ G.<br />
Si H ✁ G, entonces G/H es un grupo. Además, como [eG] = H, el kernel del epimorfismo<br />
canónico ν : G → G/H es H.
1.5. TEOREMA DEL FACTOR 15<br />
Enteros módulo m<br />
Sea m ≥ 0 un entero, y considere Z equipado con la suma. El conjunto mZ = {ma : a ∈ Z}<br />
es un subgrupo de Z. En efecto:<br />
mZ = ∅, pues 0 = m0 ∈ mZ,<br />
Si a, b ∈ Z, entonces −ma + mb = m(b − a) ∈ mZ.<br />
Como Z es abeliano, mZ es un subgrupo normal y, por lo tanto, Z/mZ es un grupo con la<br />
ley inducida.<br />
La clase de a ∈ Z en Z/mZ es el conjunto<br />
[a] = a + mZ = {mk + a : k ∈ Z}.<br />
Si b ∈ a + mZ se dice que ”a = b módulo m”. El conjunto Z/mZ también se denota como<br />
Zm, y se lee ”Z módulo m”.<br />
Observe que Z/mZ = {[0], · · · , [m − 1]}.<br />
Proposición 7 Los subgrupos de Z son todos de la forma mZ, con m ≥ 0.<br />
Demostración:<br />
Sea H ⊆ Z un subgrupo.<br />
Caso 1: si H = {0}, entonces H = 0Z.<br />
Caso 2: si H = {0}, entonces existe m = mín{a ∈ H : a > 0}. Sea h ∈ H un elemento<br />
cualquiera, y sea k ∈ Z tal que km ≤ m < (k + 1)m. Tenemos que h = km + r, para algún<br />
r ∈ {0, · · · , m − 1}. Como m ∈ H, entonces km y −km están en H. Luego, h − km = r ∈ H.<br />
Ya que m es el elemento positivo más pequeño en H, necesariamente r = 0. Luego, h = mk.<br />
<br />
De la Proposición anterior, se desprende que los únicos grupos factores de Z por un subgrupo<br />
son los grupos Z módulo m.<br />
Ejercicio 10 Pruebe que Z ∼ = Z/0Z.<br />
1.5. Teorema del factor<br />
Teorema 2 (Teorema del factor) Sea f : G → L un morfismo entre los grupos G y L. Sea<br />
H ✁ G tal que H ⊆ Ker(f). Entonces existe un único morfismo f : G/H → L que verifica<br />
f ◦ ν = f, donde ν : G → G/H es el epimorfismo canónico.<br />
f<br />
<br />
<br />
¯f <br />
ν <br />
<br />
<br />
<br />
G<br />
G/H<br />
L .
16 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Demostración: Primero mostremos la unicidad: si f1, f2 : G/H → L son dos morfismos tales<br />
que f1 ◦ ν = f = f2 ◦ ν, entonces para todo [x] ∈ G/H,<br />
lo que prueba que f1 = f2.<br />
f1([x]) = f1 ◦ ν(x) = f(x) = f2 ◦ ν(x) = f2([x]),<br />
Si se tiene que [x] = [x ′ ] ⇒ f(x) = f(x ′ ), entonces la función f : G/H → L que a [x] ∈ G/H le<br />
asigna f(x), está bien definida. Veamos que esto es cierto: Sean x, x ′ ∈ G tales que [x] = [x ′ ].<br />
Luego, x = x ′ h para algún h ∈ H. Entonces f(x) = f(x ′ h) = f(x ′ )f(h) = f(x ′ )eL = f(x ′ ).<br />
Facilmente se comprueba que f es un morfismo que satisface f ◦ ν = f.<br />
<br />
Proposición 8 Sea f : G → L un morfismo entre los grupos G y L. Sea H ✁ G tal que<br />
H ⊆ Ker(f), y sea f : G/H → L el morfismo que verifica f ◦ ν = f, donde ν : G → G/H.<br />
entonces<br />
f es un epimorfismo ⇔ f es un epimorfismo.<br />
f es inyectiva ⇔ Ker(f) = H.<br />
Demostración: Como ν es un epimorfismo, se tiene que ν(G) = G/H. Esto implica que<br />
f(G) = f ◦ ν(G) = f(G/H).<br />
Es decir, Im(f) = Im(f). Deducimos entonces que f es un epimorfismo si sólo si f es un<br />
epimorfismo.<br />
Tenemos que<br />
Ker(f) = {[x] ∈ G/H : f([x]) = eL}<br />
= {[x] ∈ G/H : f(x) = eL}<br />
= {[x] ∈ G/H : x ∈ Ker(f)}<br />
Luego, f es inyectiva ⇔ Ker(f) = {[eG]} ⇔ Ker(f) ⊆ H.<br />
Corolario 1 Si f : G → L es un epimorfismo entre los grupos G y L, entonces G/Ker(f)<br />
es isomorfo a L.<br />
En general, si f : G → L es un morfismo, entonces G/Ker(f) es isomorfo a Im(f).<br />
1.6. Generadores de subgrupos<br />
1.6.1. Subgrupo generado por un conjunto<br />
En el Ejercicio 2 se probó que la intersección de subgrupos es nuevamente un subgrupo. Esto<br />
permite definir la noción de subrupo generado por un conjunto.
1.6. GENERADORES DE SUBGRUPOS 17<br />
Definición 11 Sean G un grupo y A ⊆ G. El subgrupo generado por A se define como<br />
<br />
〈A〉 =<br />
H.<br />
A ⊆ H<br />
H subgrupo de G<br />
El subgrupo generado por A es el subgrupo ”más pequeño”que contiene a A. Es decir, si<br />
H ⊆ G es un subgrupo que contiene a A, entonces 〈A〉 ⊆ H.<br />
Ejercicio 11 Sea G un grupo. Pruebe que<br />
Si A ⊆ B ⊆ G entonces 〈A〉 ⊆ 〈B〉.<br />
A es un subgrupo de G ⇔ 〈A〉 = A.<br />
〈〈A〉〉 = 〈A〉.<br />
Ejercicio 12 Sean G un grupo y {Gi}i∈I una colección de subgrupos normales de G. Entonces<br />
<br />
i∈I Gi es un subgrupo normal de G.<br />
En el Ejercicio 12 se probó que la intersección de subgrupos normales es nuevamente un<br />
subgrupo normal. Esto permite definir la noción de subrupo normal generado por un conjunto.<br />
Definición 12 Sean G un grupo y A ⊆ G. El subgrupo normal generado por A es<br />
〈A〉 N = <br />
H.<br />
A ⊆ H<br />
H ✁ G<br />
El subgrupo normal generado por A es el subgrupo normal más pequeño que contiene a A.<br />
Es decir, si H ✁ G y A ⊆ H, entonces 〈A〉 N ⊆ H.<br />
1.6.2. Grupos cíclicos.<br />
Definición 13 Sean G un grupo y a ∈ G. Para n ∈ Z se define<br />
a 0 = eG<br />
a n+1 = a n a si n ≥ 0<br />
a n = (a −n ) −1<br />
si n < 0.<br />
Si se usa la notación aditiva, a n se escribe na.<br />
Proposición 9 Sean G un grupo y a ∈ G. Parar todo n, m ∈ Z se tiene<br />
a n+m = a n a m .<br />
(a n ) m = a nm .<br />
Demostración: Ejercicio.
18 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Proposición 10 Sean G un grupo y A ⊆ G, A = ∅. Entonces<br />
Demostración: Sea<br />
〈A〉 = {a n1<br />
1<br />
H = {a n1<br />
1<br />
· · · anm<br />
m : n1, · · · , nm ∈ Z, a1, · · · , am ∈ A, m ∈ N}.<br />
· · · anm<br />
m : n1, · · · , nm ∈ Z, a1, · · · , am ∈ A, m ∈ N}.<br />
Es claro que A ⊆ H. Luego 〈A〉 ⊆ H.<br />
Si H ′ ⊆ G es un subgrupo que contiene a A, entonces para todo n1, · · · , nm ∈ Z, a1, · · · , am ∈<br />
A y m ∈ N, H ′ contiene a a n1<br />
1 · · · anm m , pues H ′ es cerrado para la ley de composición. Esto<br />
implica que H ⊆ H ′ y, por lo tanto, H ⊆ 〈A〉. <br />
Definición 14 Sea G un grupo. Se dice que G es cíclico si existe a ∈ G tal que<br />
Ejemplos<br />
(Z, +) es cíclico. En efecto,<br />
G = 〈{a}〉 = {a n : n ∈ Z}.<br />
Z = 〈{1}〉 = 〈{−1}〉 .<br />
Para m ≥ 1, el grupo Z/mZ, equipado con la suma inducida, es cíclico. En efecto,<br />
Z/mZ = 〈{[1]}〉 .<br />
Proposición 11 Sea G es un grupo cíclico. Entonces<br />
Si G es infinito, entonces G es isomorfo a Z.<br />
Si |G| = m < ∞, entonces G es isomorfo a Z/mZ.<br />
Demostración: Si G es cíclico, entonces existe a ∈ G tal que G = {a n : n ∈ Z}. Definimos<br />
f : Z −→ G<br />
n −→ a n<br />
Es claro que f es un epimorfismo. Luego, por el Teorema del factor, G es isomorfo a Z/Ker(f).<br />
Como Ker(f) es un subgrupo de Z, la Proposición 7 implica que existe k ≥ 0 tal que Ker(f) =<br />
kZ. Luego, G ∼ = Z/kZ.<br />
Si G es infinito, entonces Z/kZ es infinito, lo que es posible s´lo si k = 0. Esto muestra que<br />
si G es infinito entonces G ∼ = Z. Si |G| = m < ∞, entonces |Z/kZ| = k = m.
1.7. AUTOMORFISMOS INTERIORES. 19<br />
1.7. Automorfismos interiores.<br />
Sea G un grupo. El conjunto de automorfismos de G se denota por Aut(G). Con la composición<br />
de funciones, Aut(G) es un grupo.<br />
Definición 15 Sean G un grupo y a ∈ G. El automorfismo interior definido por a es la<br />
función<br />
Ia es un automorfismo.<br />
Ia : G −→ G<br />
x −→ axa −1<br />
Ejercicio 13 Sean G un grupo, a ∈ G y b ∈ G. Probar que<br />
Ia es un automorfismo.<br />
Ia ◦ Ib = Iab<br />
IeG<br />
= id.<br />
(Ia) −1 = I a −1.<br />
Se define I : G → Aut(G) como I(a) = Ia, para todo a ∈ G. Esta función es un morfismo de<br />
grupos, cuya imagen es el conjunto de los automorfismos interiores. Se tienen las siguientes<br />
propiedades:<br />
Im(I) ✁ Aut(G).<br />
Ker(I) = {a ∈ G : ax = xa, para todo x ∈ G}.<br />
Para mostrar la primera afirmación, note que si f ∈ Aut(G), entonces<br />
La segunda afirmación es directa.<br />
f −1 ◦ Ia ◦ f = I f −1 (a) ∈ Im(I).<br />
Definición 16 El centro de un grupo G es el kernel del morfismo I. Este se anota<br />
Z(G) = {a ∈ G : ax = xa para tod x ∈ G}.<br />
Por el Teorema del factor se tiene que G/Z(G) ∼ = Im(I). Es decir, G/Z(G) es isomorfo al<br />
grupo de los automorfismos interiores.<br />
Definición 17 La operación x → axa −1 se llama conjugación de x por a, y el automorfismo<br />
interior Ia es la conjugación por a.
20 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
1.8. Teoremas de isomorfismos.<br />
Definición 18 Sea G un grupo, y sean H y K dos subgrupos de G. El compuesto de H y<br />
K es el grupo<br />
HK =< H ∪ K > .<br />
Ejercicio 14 Probar que<br />
HK = {(h1k1) · · · (hnkn) : h1, · · · , hn ∈ H, k1, · · · , kn ∈ K, n ∈ N}.<br />
Proposición 12 Sea G un grupo, y sean H y K dos subgrupos de G. Entonces<br />
HK = KH.<br />
Si H ✁ G, entonces HK = {hk : h ∈ H, k ∈ K}.<br />
Si H ✁ G y K ✁ G, entonces HK ✁ G.<br />
Demostración: Para la primera parte, notar que<br />
(h1k1) · · · (hnkn) = (eGh1)(k1h2) · · · (kn−1hn)(kneG) ∈ KH,<br />
lo que prueba que HK ⊆ KH. De igual forma se prueba que KH ⊆ HK.<br />
Si H ✁ G, entonces para todo x ∈ G y h ∈ H, existe h ′ ∈ H tal que xh = h ′ x. Luego, para<br />
h1, h2 ∈ H y k1, k2 ∈ K existe h3 ∈ H tal que<br />
(h1k1)(h2k2) = (h1h3)(k1k2) = hk, con h = h1h3 ∈ H y k = k1k2 ∈ K.<br />
Por inducción sobre n, se prueba que para todo h1, · · · , hn ∈ H y k1, · · · , kn ∈ K, existe h ∈ H<br />
y k ∈ K tales que (h1k1) · · · (hnkn) = hk. Esto muestra que HK = {hk : h ∈ H, k ∈ K}.<br />
La última parte se deduce de la segunda (ejercicio).<br />
Proposición 13 Sea f : G → L un morfismo entre los grupos G y L. Para todo subgrupo<br />
H ⊆ G se tiene que f −1 (f(H)) = Ker(f)H.<br />
Demostración: Sea x ∈ f −1 (f(H)). Existe h ∈ H tal que f(x) = f(h). Entonces f(xh −1 ) =<br />
eL, lo que implica que x ∈ Ker(f)H. Esto muestra que f −1 (f(H)) ⊆ Ker(f)H.<br />
Sea x ∈ Ker(f)H. Como Ker(f) ✁ G, por la Proposición 12, existen k ∈ Ker(f) y h ∈ H tales<br />
que x = kh. Luego, f(x) = f(kh) = f(h) ∈ f(H), lo que implica que x ∈ f −1 (f(H)).<br />
<br />
1.8.1. Teorema de correspondencia<br />
Ejercicio 15 Sea f : G → L un morfismo entre los grupos G y L, y sea H un subgrupo de<br />
L. Pruebe que f −1 (H) es un subgrupo de G tal que Ker(f) ⊆ f −1 (H).<br />
Ejercicio 16 Sea f : G → L un epimorfismo entre los grupos G y L, y sea H ✁ G. Pruebe<br />
que f(H) ✁ L.
1.8. TEOREMAS DE ISOMORFISMOS. 21<br />
Teorema 3 (Teorema de correspondencia) Sea f : G → L un epimorfismo entre los grupos<br />
G y L. Entonces<br />
Hay una biyección entre el conjunto de los subgrupos de G que contienen a Ker(f) y el<br />
conjunto de los subgrupos de L.<br />
Hay una biyección entre el conjunto de los subgrupos normales de G que contienen a<br />
Ker(f) y el conjunto de los subgrupos normales de L.<br />
Demostración: Definimos los siguientes conjuntos<br />
C1 = {H ⊆ G : H es subgrupo de G y Ker(f) ⊆ H},<br />
C2 = {H ⊆ L : H es subgrupo de L},<br />
C3 = {H ⊆ G : H ✁ G y Ker(f) ⊆ H} y C4 = {H ⊆ L : H ✁ L}.<br />
La función φ : C1 → C2, dada por φ(H) = f(H), está bien definida pues f(H) es un subgrupo<br />
de L. Veamos que φ es biyectiva:<br />
Sean H1 y H2 en C1 tales que f(H1) = f(H2). Entonces f −1 (f(H1)) = f −1 (f(H2)). Luego,<br />
por Proposición 13, tenemos que Ker(f)H1 = Ker(f)H2. Pero Ker(f) está contenido en H1<br />
y H2, lo que implica que Ker(f)H1 = H1 y Ker(f)H2 = H2. Esto muestra que φ es inyectiva.<br />
Sea H ∈ C2 y sea H ′ = f −1 (H). Por Ejercicio 15, tenemos que H ′ ∈ C1. La epiyectividad de<br />
f implica que f(H ′ ) = H. Lo que muestra que φ es epiyectiva.<br />
Hemos probado la primera parte del Teorema. Para mostrar la segunda parte, note que la<br />
restricción φ|C3 → C4 está bien definida (ver ejercicio 16). Además es inyectiva, pues es la<br />
restricción de una función inyectiva. Para probar que es epiyectiva, basta mostrar que si<br />
H ′ ∈ C4 y H ∈ C1 es tal que f(H) = H ′ , entonces H ✁ G. <br />
1.8.2. Teoremas de isomorfismos<br />
Teorema 4 (Primer Teorema de isomorfismos) Sea f : G → L un epimorfismo entre los<br />
grupos G y L. Sea H ✁ G tal que Ker(f) ⊆ H. Entonces la función ˆ f : G/H → L/f(H),<br />
definida por ˆ f([x]H) = [f(x)] f(H), es un isomorfismo.<br />
Demostración: Por ejercicio 16, f(H) ✁ L. Luego, G/H y L/f(H), equipados con la ley<br />
inducida, son grupos.<br />
Sea ν1 el epimorfismo canónico de L en L/f(H), y sea ˜ f = ν1 ◦ f. La función ˜ f es un<br />
epimorfismo, pues ν1 y f lo son. Luego, por el Teorema del factor, la función ˆ f : G/Ker( ˜ f) →<br />
L/f(H), definida por ˜ f([x] Ker( ˜ f) ) = ˜ f(x) = [f(x)] f(H), es un isomorfismo.<br />
Por otro lado, Ker( ˜ f) = H, lo que prueba el Teorema.<br />
Del Teorema 4, tenemos el siguiente diagrama<br />
f<br />
G <br />
<br />
L .<br />
<br />
˜f ν2 <br />
ν1 <br />
<br />
<br />
ˆf <br />
<br />
G/H <br />
L/f(H)
22 CAPÍTULO 1. GRUPOS.<br />
Corolario 2 Sea f : G → L un epimorfismo entre los grupos G y L, y sea H ′ ✁ L. Entonces<br />
la función ˆ f : G/f −1 (H ′ ) → L/H ′ , definida por ˆ f([x] f −1 (H ′ )) = [f(x)]H ′, es un isomorfismo.<br />
Demostración: Sea H = f −1 (H ′ ). El Teorema de correspondencia implica que H ✁ G. Luego,<br />
por Teorema 4, tenemos que ˆ f es un isomorfismo. <br />
Ejercicio 17 Sea G un grupo y sean H y K dos subgrupos normales de G. Pruebe que<br />
H/K ✁ G/K.<br />
Corolario 3 Sea G un grupo y sean H y K dos subgrupos normales de G, tales que K ⊆ H.<br />
Entonces<br />
(G/K)/(H/K) ∼ = G/H.<br />
Demostración: Por Ejercicio 17, tenemos que H/K✁G/K. Luego, podemos aplicar el Teorema<br />
4 a G, L = G/K, f el epimorfismo canónico de G a G/K, y H. De esta forma, obtenemos<br />
que ˆ f : G/H → (G/K)/(H/K), definida por ˆ f([x]H) = [[x]K] H/K, es un isomorfismo.<br />
<br />
Observación 5 El corolario 3 es también conocido como el Primer Teorema de Isomorfismos.<br />
Ejercicio 18 Sean G un grupo y H ✁ G. Pruebe que H ✁ HK.<br />
Teorema 5 (Segundo Teorema de isomorfismos) Sea G un grupo y sean H ✁ G y K un<br />
subgrupo de G. Entonces H ✁ HK, (H ∩ K) ✁ K y<br />
K/(H ∩ K) ∼ = HK/H.<br />
Demostración: En el Ejercicio 18 se pruba que H ✁ HK.<br />
Considere la inclusión i : K ↩→ HK, y el epimorfismo canónico ν : HK → HK/H. La función<br />
ν ◦ i es un epimorfismo. Es claro que ν ◦ i es un morfismo. Para probar que es epiyectiva,<br />
considere [x]H en HK/H. Como H ✁ G y x ∈ HK, existen h ∈ H y k ∈ K tales que x = hk.<br />
Además, H ✁ G implica que xH = Hx. Luego, ya que k = h − x ∈ Hx = xH, tenemos que<br />
[x]H = [k]H = ν ◦ i(k).<br />
Aplicando el Teorema del factor, deducimos que<br />
K/Ker(ν ◦ i) ∼ = HK/H.<br />
Pero Ker(ν ◦ i) = K ∩ H. Lo que prueba que (K ∩ H) ✁ K y K/(H ∩ K) ∼ = HK/K.<br />
1.9. Grupos abelianos de tipo finito
Capítulo 2<br />
Acciones de grupos.<br />
Definición 19 Sea G un grupo y sea X un conjunto no vacío. Una acción izquierda de G<br />
sobre X es una función ϕ : G × X → X con las siguientes propiedades:<br />
1. ϕ(eG, x) = x, para todo x ∈ X.<br />
2. ϕ(g, ϕ(h, x)) = ϕ(gh, x), para todo h, g ∈ G y x ∈ X.<br />
De manera equivalente, una acción derecha de G sobre X es una función ψ : X × G → X<br />
que satisface<br />
1. ϕ(x, eG) = x, para todo x ∈ X.<br />
2. ϕ(ϕ(x, h), g) = ϕ(x, hg), para todo h, g ∈ G y x ∈ X.<br />
Una acción derecha no necesariamente coincide con una acción izquierda. Por ejemplo, si<br />
ψ : X × G → X es una acción derecha y definimos la función ϕ : G × X → X como<br />
ϕ(g, x) = ψ(x, g), para g ∈ G y x ∈ X, entonces<br />
ϕ(g, ϕ(h, x)) = ψ(ψ(x, h), g) = ψ(x, hg) = ϕ(hg, x),<br />
lo que no necesariamente es igual a ϕ(gh, x), que es lo que se necesita para que ϕ sea una<br />
acción izquierda.<br />
La manera correcta de relacionar una acción derecha con una izquierda es la siguiente: si<br />
ψ es una acción derecha de G sobre X, entonces la función ϕ : G × X → X, definida por<br />
ϕ(g, x) = ψ(x, g −1 ) es una acción izquierda de G sobre X.<br />
Observación 6 En lo que sigue, a menos que se diga otra cosa, utilizaremos siempre acciones<br />
izquierdas. Por lo tanto, omitiremos la palabra izquierda y hablaremos simplemente de acción.<br />
Observación 7 Si ϕ es una acción de G sobre X, entonces abreviaremos ϕ(g, x) como gx.<br />
Luego, la primera propiedad que satisface una acción, con esta nueva notación se escribe<br />
como eGx = x, para todo x ∈ X. La segunda propiedad queda como g(hx) = (gh)x, para todo<br />
g, h ∈ G y x ∈ X.<br />
23
24 CAPÍTULO 2. ACCIONES DE GRUPOS.
Bibliografía<br />
[1] Hungerford, T. W. Algebra. Reprint of the 1974 original. Graduate Texts in Mathematics,<br />
73. Springer-Verlag, New York-Berlin, 1980.<br />
[2] Lang, S. Algebra. Revised third edition. Graduate Texts in Mathematics, 211. Springer-<br />
Verlag, New York, 2002.<br />
25