题目
5.[单选题]群G到群H的同态核是群G的-|||-A 子群-|||-B 正规子群-|||-C 子环-|||-D 理想

题目解答
答案
B. 正规子群
解析
考查要点:本题主要考查群同态核的性质,需要明确同态核在群中的结构类型。
解题核心思路:
- 同态核的定义:群同态φ:G→H的核是所有被映射到H的单位元的元素组成的集合,即kerφ = {g∈G | φ(g)=e_H}。
- 结构类型判断:需结合群同态的性质,分析核是否满足子群、正规子群等条件。
- 关键结论:同态核一定是正规子群,因为同态映射保持运算结构,使得核在G中具有正规性。
破题关键点:
- 区分子群与正规子群:正规子群要求对任意G中元素g,有gNg^{-1}=N,这是同态核满足的条件。
- 排除干扰项:子环、理想属于环论概念,与群同态无关。
步骤1:回顾群同态核的定义
群同态φ:G→H的核为:
$\text{ker}\phi = \{ g \in G \mid \phi(g) = e_H \}$
其中,$e_H$是H的单位元。
步骤2:验证核是子群
根据子群判定定理,需验证:
- 非空:$\phi(e_G) = e_H$,故$e_G \in \text{ker}\phi$。
- 封闭性:若$a,b \in \text{ker}\phi$,则$\phi(ab) = \phi(a)\phi(b) = e_He_H = e_H$,故$ab \in \text{ker}\phi$。
- 逆元存在:若$a \in \text{ker}\phi$,则$\phi(a^{-1}) = [\phi(a)]^{-1} = e_H^{-1} = e_H$,故$a^{-1} \in \text{ker}\phi$。
因此,$\text{ker}\phi$是G的子群。
步骤3:证明核是正规子群
需验证对任意$g \in G$,有$g \cdot \text{ker}\phi \cdot g^{-1} = \text{ker}\phi$。
取任意$n \in \text{ker}\phi$,则:
$\phi(gng^{-1}) = \phi(g)\phi(n)\phi(g^{-1}) = \phi(g)e_H\phi(g^{-1}) = \phi(g)\phi(g^{-1}) = \phi(gg^{-1}) = \phi(e_G) = e_H$
因此,$gng^{-1} \in \text{ker}\phi$,说明$\text{ker}\phi$是正规子群。
结论:同态核既是子群,又是正规子群,故正确答案为B. 正规子群。