题目
设R是有单位元的环.证明:环R的可逆元全体U(R)关于环R的乘法-|||-构成群.

题目解答
答案

解析
步骤 1:定义可逆元
设R是有单位元的环,记为e。环R的可逆元全体记为U(R),即U(R) = {u ∈ R | ∃v ∈ R, uv = vu = e}。
步骤 2:证明U(R)非空
由于e是R的单位元,显然e ∈ U(R),因此U(R)非空。
步骤 3:证明U(R)中的每个元素在R中都可逆
对任意的u ∈ U(R),存在v ∈ R,使得uv = vu = e。因此,u在R中可逆,且其逆元为v。
步骤 4:证明U(R)关于环R的乘法封闭
设u, v ∈ U(R),则存在u', v' ∈ R,使得uu' = u'u = e,vv' = v'v = e。考虑uv,我们需要证明uv ∈ U(R)。由于(uv)(v'u') = u(vv')u' = ueu' = uu' = e,且(v'u')(uv) = v'(uu')v = v'ev = v'v = e,因此uv ∈ U(R)。
步骤 5:证明U(R)关于乘法满足结合律
由于环R的乘法满足结合律,即对任意的u, v, w ∈ R,有(uv)w = u(vw),因此U(R)关于乘法也满足结合律。
步骤 6:证明U(R)关于乘法构成群
根据步骤2,U(R)非空;根据步骤3,U(R)中的每个元素在R中都可逆;根据步骤4,U(R)关于环R的乘法封闭;根据步骤5,U(R)关于乘法满足结合律。因此,U(R)关于环R的乘法构成群。
设R是有单位元的环,记为e。环R的可逆元全体记为U(R),即U(R) = {u ∈ R | ∃v ∈ R, uv = vu = e}。
步骤 2:证明U(R)非空
由于e是R的单位元,显然e ∈ U(R),因此U(R)非空。
步骤 3:证明U(R)中的每个元素在R中都可逆
对任意的u ∈ U(R),存在v ∈ R,使得uv = vu = e。因此,u在R中可逆,且其逆元为v。
步骤 4:证明U(R)关于环R的乘法封闭
设u, v ∈ U(R),则存在u', v' ∈ R,使得uu' = u'u = e,vv' = v'v = e。考虑uv,我们需要证明uv ∈ U(R)。由于(uv)(v'u') = u(vv')u' = ueu' = uu' = e,且(v'u')(uv) = v'(uu')v = v'ev = v'v = e,因此uv ∈ U(R)。
步骤 5:证明U(R)关于乘法满足结合律
由于环R的乘法满足结合律,即对任意的u, v, w ∈ R,有(uv)w = u(vw),因此U(R)关于乘法也满足结合律。
步骤 6:证明U(R)关于乘法构成群
根据步骤2,U(R)非空;根据步骤3,U(R)中的每个元素在R中都可逆;根据步骤4,U(R)关于环R的乘法封闭;根据步骤5,U(R)关于乘法满足结合律。因此,U(R)关于环R的乘法构成群。