【代数学】群の単位元の一意性

群の単位元の一意性

定理(群の単位元の一意性)

$(G, *)$ をとする.
このとき,$G$ の単位元はただ1つしかない.

(証明)

$e_1, e_2$ を $G$ の単位元とする.
このとき,単位元の定義より,

$$
\begin{align*}
a * e_1 = e_1 * a = a \\
a * e_2 = e_2 * a = a
\end{align*}
$$

が成り立つ.
2つの式を合わせると,

$$
a * e_1 = a * e_2
$$

ここで,$a \in G$ だから,$a$ の逆元 $a^{-1}$ が存在する.
上の式の両辺に左側から $a^{-1}$ をかけると,

$$
a^{-1} * a * e_1 = a^{-1} * a * e_2 \\
e_1 = e_2
$$

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