题目
设为实数集合,和为数的加法和乘法运算,对,,证明:为独异点。
设
为实数集合,
和
为数的加法和乘法运算,对
,
,
证明:
为独异点。
题目解答
答案
因
对和
运算封闭,故
对
运算封闭;对
, 2分
,

故
,从而
上的
运算满足结合律; 6分
因对
,
,
,故
为
运算的么元;
综合以上,
为
上的可结合的二元运算,且
关于
运算有么元,所以
为独异点。 10分
解析
步骤 1:验证封闭性
首先,我们需要验证集合$R$在运算$米$下是否封闭。给定$a,b\in R$,根据定义,$a米b = a + b + a\times b$。由于$a,b$是实数,$a+b$和$a\times b$也是实数,因此$a米b$也是实数,即$a米b\in R$。所以,$R$在运算$米$下是封闭的。
步骤 2:验证结合律
接下来,我们需要验证运算$米$是否满足结合律。即,对于任意的$x,y,z\in R$,需要验证$(x米y)米z = x米(y米z)$。
- 左边:$(x米y)米z = (x + y + x\times y)米z = (x + y + x\times y) + z + (x + y + x\times y)\times z = x + y + x\times y + z + x\times z + y\times z + x\times y\times z$
- 右边:$x米(y米z) = x米(y + z + y\times z) = x + (y + z + y\times z) + x\times (y + z + y\times z) = x + y + z + y\times z + x\times y + x\times z + x\times y\times z$
由于左边和右边相等,所以运算$米$满足结合律。
步骤 3:寻找幺元
最后,我们需要找到一个元素$e\in R$,使得对于任意的$x\in R$,都有$x米e = e米x = x$。
- $x米e = x + e + x\times e = x$
- $e米x = e + x + e\times x = x$
解这两个方程,可以得到$e = 0$。因此,$0$是运算$米$的幺元。
首先,我们需要验证集合$R$在运算$米$下是否封闭。给定$a,b\in R$,根据定义,$a米b = a + b + a\times b$。由于$a,b$是实数,$a+b$和$a\times b$也是实数,因此$a米b$也是实数,即$a米b\in R$。所以,$R$在运算$米$下是封闭的。
步骤 2:验证结合律
接下来,我们需要验证运算$米$是否满足结合律。即,对于任意的$x,y,z\in R$,需要验证$(x米y)米z = x米(y米z)$。
- 左边:$(x米y)米z = (x + y + x\times y)米z = (x + y + x\times y) + z + (x + y + x\times y)\times z = x + y + x\times y + z + x\times z + y\times z + x\times y\times z$
- 右边:$x米(y米z) = x米(y + z + y\times z) = x + (y + z + y\times z) + x\times (y + z + y\times z) = x + y + z + y\times z + x\times y + x\times z + x\times y\times z$
由于左边和右边相等,所以运算$米$满足结合律。
步骤 3:寻找幺元
最后,我们需要找到一个元素$e\in R$,使得对于任意的$x\in R$,都有$x米e = e米x = x$。
- $x米e = x + e + x\times e = x$
- $e米x = e + x + e\times x = x$
解这两个方程,可以得到$e = 0$。因此,$0$是运算$米$的幺元。