全部左陪集的Lagrange計數

本頁導覽
  1. 目標與範圍
  2. 已知條件與符號
  3. 規則與來源
  4. 逐步主鏈
  5. 局部子步與引理
  6. 逐步反向審查
  7. 錯誤控制與反例
  8. 結論與限制
  9. 驗證及來源綁定

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derivation-mko-lagrange-theorem-finite-groups-01 · ocme-new142-reader-adoption-20261021

目標與範圍

H={e,s}有三個互異左陪集,每個大小2,所以6=[G:H]|H|=3·2。

完整六元素表與完整coset partition;subset反例不聲稱同階subgroup不存在。

已知條件與符號

  • calc
  • G1 — G={e,r,r²,s,rs,r²s},依序編碼(0,0),(1,0),(2,0),(0,1),(1,1),(2,1)。乘法(i,j)(k,l)=(i+(−1)^j k mod3,j+l mod2)。
  • G — 六元素群載體
  • r,s — r³=e,s²=e,sr=r²s的labels
  • H — 指定order2 subgroup
  • [G:H] — 互異左陪集個數

規則與來源

  • calc · prerequisite — 假設精確模3、模2整數算術、有限集合外延相等與群/作用的定義;不預設此運算已為群。
  • mko_definition · cited — H須由完整Cayley table認證為subgroup。全部left cosets gH必須相等或不交並完整覆蓋G;h↦gh給出H到gH的bijection,所以每個coset大小為|H|。結論|G|=[G:H]|H|。本輪converse family只證d整除|G|不表示任意指定d-element subset是subgroup;不以該witness證明或否定某個order-d subgroup是否存在。 · mko-lagrange-theorem-finite-groups

逐步主鏈

S01 · implies

操作前

G=\{e,r,r^2,s,rs,r^2s\}

操作後

\begin{array}{c|cccccc}*&e&r&r^2&s&rs&r^2s\\\hline e&e&r&r^2&s&rs&r^2s\\r&r&r^2&e&rs&r^2s&s\\r^2&r^2&e&r&r^2s&s&rs\\s&s&r^2s&rs&e&r^2&r\\rs&rs&s&r^2s&r&e&r^2\\r^2s&r^2s&rs&s&r^2&r&e\\\end{array}

條件:無

規則:calc · 依賴:G1

葉節點依據:calc

將給定配對公式逐36對展開,全部輸出在同一六元素載體,沒有缺格。

S02 · implies

操作前

(i,j)(k,l)=(i+(-1)^jk,j+l)\quad(\bmod(3,2))

操作後

((i,j)(k,l))(m,n)=(i+(-1)^jk+(-1)^{j+l}m,j+l+n)=(i,j)((k,l)(m,n));\quad e=(0,0);\quad(i,j)^{-1}=(-(-1)^ji,j)

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S01

葉節點依據:calc

兩種括號的座標公式相同,證全部216 triples結合律;(0,0)兩側中性,列出的逆元兩側乘回(0,0)。

S03 · implies

操作前

H=\{e,s\}

操作後

e\in H;\quad ee=e,es=s,se=s,ss=e;\quad e^{-1}=e,s^{-1}=s

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S01, S02

葉節點依據:calc

全部四乘積與兩逆元留在H,先直接認證子群。

S04 · implies

操作前

g=e,r,r^2,s,rs,r^2s

操作後

eH=sH=\{e,s\};\quad rH=(rs)H=\{r,rs\};\quad r^2H=(r^2s)H=\{r^2,r^2s\}

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S01, S03

葉節點依據:calc

全部六個g的左陪集都列出,再去重為三組。

S05 · implies

操作前

C_0=\{e,s\},C_1=\{r,rs\},C_2=\{r^2,r^2s\}

操作後

C_i\cap C_j=\varnothing\ (i\ne j),\quad C_0\cup C_1\cup C_2=G

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S02, S03, S04

葉節點依據:calc

三個明列sets互斥覆蓋;一般重疊gh₁=kh₂亦推出k⁻¹g=h₂h₁⁻¹∈H,故兩cosets相等。

S06 · implies

操作前

L_g:H\to gH,\quad h\mapsto gh

操作後

L_g^{-1}(k)=g^{-1}k\Rightarrow |gH|=|H|=2

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S02, S03, S04

葉節點依據:calc

左平移的逆映射明確,因此三個cosets均與H等大。

S07 · implies

操作前

G=C_0\sqcup C_1\sqcup C_2,\quad |C_i|=2

操作後

[G:H]=3,\quad|G|=3\cdot2=6,\quad|H|\mid|G|

條件:無

規則:mko_definition · 依賴:G1, S05, S06

葉節點依據:mko_definition

完整不交partition與等大證書給Lagrange計數。

S08 · implies

操作前

K=\{e,r,s\},\quad|K|=3\mid6

操作後

rr=r^2\notin K\Rightarrow K\text{ not subgroup};\quad\{e,r,r^2\}\le G

條件:無

規則:calc · 依賴:G1, S01, S03, S07

葉節點依據:calc

指定三元素subset雖有divisor大小卻不封閉;同群仍有另一個order3 subgroup,避免錯誤存在性推論。

局部子步與引理

本稿無局部子步。

逐步反向審查

  • S08 · premise_audit · G1, S01, S03, S07 — K失敗只否證K;不能宣稱所有三元素候選都失敗。
  • S07 · premise_audit · G1, S05, S06 — 整除來自實際subgroup cosets,不是僅看數字6和2。
  • S06 · premise_audit · G1, S02, S03, S04 — g⁻¹k回到H源自k∈gH,且兩方向復合皆identity。
  • S05 · premise_audit · G1, S02, S03, S04 — 相等或不交用H的乘法及逆元封閉,不依隨意分組。
  • S04 · premise_audit · G1, S01, S03 — 不能只列eH和rH而漏掉r²H的兩個group元素。
  • S03 · premise_audit · G1, S01, S02 — 大小2整除6本身不是subgroup證書;此處已核closure。
  • S02 · premise_audit · G1, S01 — 指數j+l只依mod2,因(−1)²=1,公式對所有代表一致;逆元清單e,r²,r,s,rs,r²s完整。
  • S01 · premise_audit · G1 — labels依序綁定六個pair,故同名r²不代表額外第七元素。

錯誤控制與反例

同一群表

全部積、逆元與cosets綁定這個完整Cayley表。

完整枚舉

任何全稱有限性質都需全載體或全稱公式,不用proper sample。

  • K大小3整除6所以K是subgroup。 → reject — r²不在K但r·r=r²。
  • K失敗證G無order3 subgroup。 → reject — {e,r,r²}由完整表確是order3 subgroup。
  • 只列兩個cosets也完成partition。 → reject — r²與r²s仍未覆蓋。

結論與限制

H={e,s}有三個互異左陪集,每個大小2,所以6=[G:H]|H|=3·2。

    驗證及來源綁定

    1 個本稿宣告算術檢查;只支持所列算式。

    • source commit: b1b2f1dcf8c50d67a93fe52d95f8eef7b3abba9f
    • adopted source SHA-256: 69a1f66a1aae765143e62e40fb90126333ae697e9503310f59d7ba0e97a5a2b2
    • original source SHA-256: 69a1f66a1aae765143e62e40fb90126333ae697e9503310f59d7ba0e97a5a2b2
    • Lean: NOT_RUN · independent AI: SCOPED_LEAD_AND_BILINGUAL_CONTEXT_REVIEW

    同源完整 JSON(含公式、AST、反控制與修訂記錄)