Subgrupuri, grup finit, ordinul unui element
Criteriul de subgrup, subgrupurile lui ℤₙ și ale grupurilor numerice, tabla unui grup finit, ordinul unui element și calculul lui în ℤₙ, în grupuri de matrice și de permutări.
- 24 min
- La BAC: Subiectul al II-lea (2)
- De revizuit

ții minte doar fișa asta și ești acoperit
Fișa de aur
- 01
H subgrup al lui G: H nevidă, x ∗ y ∈ H și x′ ∈ H pentru orice x, y ∈ H. Neutrul e ∈ H rezultă singur.
- 02
Ordinul lui x: cel mai mic n ≥ 1 cu xⁿ = e. În scriere aditivă: n·x = 0.
- 03
În (ℤₙ, +): ordinul lui â este n / (a, n). Exemplu: în ℤ₆, 2̂ are ordinul 3, 3̂ are ordinul 2.
Truc: Câți pași de mărime a faci pe un ceas cu n ore până revii la 0.
- 04
Într-un grup finit, ordinul oricărui element divide |G| (Lagrange), deci x la puterea |G| = e.
- 05
Pe tabla unui grup finit, fiecare element apare o singură dată pe fiecare linie și coloană.
Pe scurt
Culorile din lecție:termenidee-cheie
- Subgrup: , nevidă, cu și pentru orice .
- Grup finit: are un număr finit de elemente; este ordinul grupului.
- Ordinul lui : cel mai mic cu (aditiv: ).
- În : .
- Lagrange (proprietate): ordinul unui element sau al unui subgrup divide .
Subgrup
Definiție. Fie un grup. O submulțime nevidă este subgrup al lui dacă este parte stabilă și , cu legea indusă, este grup.
Criteriu. este subgrup al lui dacă și numai dacă:
- , pentru orice ;
- , pentru orice .
Atunci , iar asociativitatea se moștenește din .
GrupSubgrupuri des întâlnite
| Grup | Subgrupuri des întâlnite |
|---|---|
| , | |
| , , | |
| , | |
| , , , | |
| , , |
Este {0̂, 2̂} subgrup al lui (ℤ₄, +)?
Grup finit și tabla lui
Pentru un grup finit, legea se poate da prin tablă. Din regula de simplificare () rezultă că pe fiecare linie și pe fiecare coloană fiecare element apare exact o dată. Linia neutrului repetă capul de tabel, iar simetricul lui este elementul din coloana în care, pe linia lui , apare .
Ordinul unui element
Definiție. Fie un grup cu neutrul și . Dacă există cu , cel mai mic astfel de este ordinul lui , notat . Altfel, are ordin infinit.
Proprietăți.
- ;
- dacă , atunci ;
- în , ; elementele de ordin sunt clasele cu ;
- Lagrange (folosită ca proprietate): dacă este finit, ordinul oricărui subgrup și ordinul oricărui element divid ; în particular pentru .
| Element | Grup | Puteri | Ordin |
|---|---|---|---|
| 2 | |||
| , , | 4 | ||
| 3 | |||
| 2 | |||
| pentru | infinit |
Ce ordin are 4̂ în (ℤ₆, +)?
Ce ordine pot avea elementele unui grup cu 6 elemente?
Exemple rezolvate
Arătați că este subgrup al grupului .
Toate rezultatele sunt în , deci este parte stabilă. Opușii: , , , toți în . Deci este subgrup al lui .
Cu formula :
, , , , , .
Toate ordinele divid , cum spune proprietatea lui Lagrange.
Din 2 în 2, trei pași până la 0
în grupul matricelor inversabile de ordin 2 cu înmulțirea.
, , , : ordinul lui este 4, iar este un subgrup cu 4 elemente.
Pentru : , cu (barem oficial, b). Punctul c) cere ca să fie parte stabilă: (barem oficial).
Completare: nu este grup cu legea indusă, deoarece pentru orice , deci 4 nu are simetric. Mulțimea este însă grup: pentru , simetricul .
Ce se cere la BAC
- Subgrupurile și ordinul apar mai rar decât legile pe , dar intră în programă și pot fi cerute la punctele b) sau c): „Arătați că este subgrup al grupului…”, „Determinați ordinul elementului…”. În subiectele M_mate-info 2020–2026 consultate (sesiuni, rezerve, simulări, modele) nu a apărut niciun item cu subgrup sau ordinul unui element; exemplele de aici sunt de tip BAC.
- Teorema lui Lagrange nu este numită explicit în programă; o folosești ca proprietate („ordinul unui element al unui grup finit divide ordinul grupului”), fără demonstrație.
- Prima condiție a criteriului de subgrup este exact „parte stabilă”, cerință frecventă (august 2020, v3, II.2.c: , cu răspunsul de barem ).
Greșeli care costă puncte
- Doar stabilitatea, fără condiția .
- Ordinul dedus dintr-o singură putere egală cu , fără a verifica puterile mai mici.
- Scriere multiplicativă în : în „puterea” lui este , nu .
- Lagrange folosit invers: dacă divide , nu e obligatoriu să existe un element de ordin în orice grup.
Termeni-cheie
- Subgrup
- H ⊆ G nevidă care, cu legea indusă, este grup. Criteriu: x ∗ y ∈ H și x′ ∈ H pentru orice x, y ∈ H.
- Grup finit
- Grup cu un număr finit de elemente; numărul lor, notat |G| sau ord G, este ordinul grupului.
- Ordinul unui element
- Cel mai mic număr natural n ≥ 1 cu xⁿ = e (în scriere aditivă: n·x = 0). Dacă nu există, x are ordin infinit.
- Ordinul în ℤₙ
- Ordinul lui â în (ℤₙ, +) este n / (a, n), unde (a, n) este cel mai mare divizor comun.
- Proprietatea ordinului
- Dacă x are ordinul k, atunci xᵐ = e dacă și numai dacă k divide m.
- Teorema lui Lagrange (proprietate)
- Într-un grup finit, ordinul oricărui subgrup și ordinul oricărui element divid ordinul grupului; deci x la puterea |G| este e.
- Tabla unui grup finit
- Pe fiecare linie și pe fiecare coloană fiecare element apare exact o dată (consecință a simplificării).
Notițele mele
Salvat localSurse
- Programa de examen Matematică M_mate-info, Bacalaureat 2015 (Anexa 2 la OMEN 4430/2014), clasa a XII-a, Grupuri
- BAC 2020, sesiunea august, varianta 3, Subiectul al II-lea, 2 (subiect și barem)