Bourbaki

习题 3, § 6

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一般拓扑, IV, 393

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

a) 对于每个区间I⊂RI \subset \mathbf{R},令G(I)G(I)表示II自身同胚的群。证明如果II和JJ是R\mathbf{R}的任意两个区间,每个包含都大于1个点,则G(I)G(I)和G(J)G(J)同构的。在G(I)G(I)中,递增同胚的集合F(I)F(I)是指标2的正规子群。

b) 设G=G(R)G = G(\mathbf{R})和F=F(R)F = F(\mathbf{R})。对于每个f∈Gf \in G和每个x∈Rx \in \mathbf{R},让σ(x;f)\sigma(x; f)表示sgn⁡(f(x)−x)\operatorname{sgn}(f(x) - x)。令 T+T^+(分别为 T−T^-)为所有 f∈Ff \in F 的集合,使得 σ(x;f)\sigma(x; f) 是常数,并且在 R\mathbf{R} 上等于 1(分别为 −1-1)。证明T+T^+(或T−T^-)的每个元素在FF到翻译x→x+1x \to x + 1(或x→x−1x \to x - 1)中都是共轭。 [如果f∈T+f \in T^+,则考虑点fn(o),n∈Zf^n(o), n \in \mathbf{Z}中的序列]。

c) 令T=T+∪T−T = T^+ \cup T^-。表示T∗T_*的两个元素中的FF中不存在属于到TT的每个f∈Ff \in F为乘积。 [将f=f1f2f = f_1 f_2写入FF,其中f1(x)=sup⁡(x,f(x))f_1(x) = \sup (x, f(x))和f2(x)=inf⁡(x,f(x))f_2(x) = \inf (x, f(x));如果gg是x→x+1x \to x + 1的翻译,那么f1gf_1 g和g−1f2g^{-1} f_2属于到TT]。

d) 两个元素f,gf, g在FF中是共轭当且仅当存在s∈Fs \in F使得σ(x;f)=σ(s(x);g)\sigma(x; f) = \sigma(s(x); g)对于所有x∈Rx \in \mathbf{R}。 [考虑所有xx的开集合的分量InI_n使得σ(x;f)≠0\sigma(x; f) \neq 0;观察F(In)F(I_n)和FF同构的(aa)并使用bb]。特别地,如果[a,b][a, b]是R\mathbf{R}的区间,使得σ(a;f)=σ(b;f)=0\sigma(a; f) = \sigma(b; f) = 0对于某些f \in F,则FF的元素f′f'其中重合与ff对于x≤ax \leq a或x≥bx \geq b并且是这样的f′(x)=x+ε(f(x)−x)f'(x) = x + \varepsilon(f(x) - x) 对应 a<x<ba < x < b,其中 0<ε<10 < \varepsilon < 1 是 FF 中的共轭到 ff。

e) 令f∈Ff \in F和a,b,c,da, b, c, d为四个实数,使得a<c<b<da < c < b < d和f(x)−x=0f(x) - x = 0代表x=a,x=b,x=c,x=dx = a, x = b, x = c, x = d,σ(x;f)=1\sigma(x; f) = 1代表a<x<ca < x < c和b<x<db < x < d。令a′,b′a', b'是两个数,使得a≤a′<ca \leq a' < c和b<b′≤db < b' \leq d;令J=[a,b],J′=[a′,b′]J = [a, b], J' = [a', b'],令f1f_1表示ff至JJ中的限制;因此f1∈F(J)f_1 \in F(J)。证明JJ在J′J'上存在递增同态ss,使得F(J′)F(J')的元素f2=sf1s−1f_2 = s f_1 s^{-1}使得每当a′<x<b′a' < x < b'时f2(x)>f−1(x)f_2(x) > f^{-1}(x)[使用dd]。

f) 令f∈Ff \in F和[a,b][a, b]为R\mathbf{R}的区间,使得x=ax = a和x=bx = b为f(x)−x=0f(x) - x = 0,x<ax < a为σ(x;f)=−1\sigma(x; f) = -1,x>bx > b为σ(x;f)=+1\sigma(x; f) = +1。证明FF中存在g∈Fg \in F、共轭到ff,使得g(x)>f(x)g(x) > f(x)适用于所有x∈Rx \in \mathbf{R}(同样的方法)。

g) 让H+H^+(或H−H^-)表示所有f∈Ff \in F的FF由……组成的正常子群,使得f(x)=xf(x) = x位于+∞+\infty(或−∞-\infty)的邻域中。证明H+,H−H^+, H^-和H=H+∩H−H = H^+ \cap H^-是FF除了FF和{e}\{e\}之外的唯一正规子群。 [如果NN是FF的正常子群,而不是FF,并且如果f∈Nf \in N不是属于到H+H^+,则表明存在元素g∈Ng \in N使得所有集合 x∈Rx \in \mathbf{R},其中σ(x;g)=+1\sigma(x; g) = +1是一个区间]a,+∞]]a, +\infty],并且对于x≤ax \leq a我们有g(x)=xg(x) = x。为此,请使用 e) 和 f) 以及 b) 和 c) 的构造。为了表明NN包含没有子群,除了HH和{e}\{e\}(在FF中正常),请考虑元素f∈Hf \in H与ee不同;令aa和bb为下确界且x∈Rx \in \mathbf{R}的集合中的至少上界(均由假设有限),使得σ(x;f)≠0\sigma(x; f) \neq 0。然后观察F([a,b])F([a, b])与FF同构并使用前面的结果]。

h) 证明群 HH 是简单的。 (与方法与证明相同,HH包含在FF中没有不平凡的子群正常)。

解答

尚未写出解答。

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引用了

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