Im Prinzip bist Du hier auf Kurs, allerdings verwirrend aufgeschrieben und unvollständig.
Zunächst solltest Du hinschreiben, ob Du die Rückrichtung oder Hinrichtung zeigst.
Hier eine Beweisskizze zur Hinrichtung:
Vor.: Sei G eine Gruppe, die keine nicht-trivialen Untergruppen besitzt.
Z.Z.: G ist zyklisch und von Primzahlordnung.
Bew: Sei \(g\in G\setminus\{e\}\). Sei (g) die von g erzeugte Untergruppe. Wegen Vor. ist \((g) =G\). Also ist G zyklisch.
Wäre G unendlich, dann wäre G isomorph zu \(\mathbb{Z}\), und zwar vermöge dem Isomorphismus \(I:\mathbb{Z}\rightarrow G, I(z)=g^z\).
Da \(\mathbb{Z}\) nicht-triviale UG besitzt, muss G endlich sein. Setze n=|G|.
So, und nun kommt der Beweisteil, den Du schon skizziert hast.
Dein m fällt vom Himmel. Es sollte aber sozusagen parallel zum k eingeführt werden, z.B. so:
"Annahme, es gäbe k,m so, dass \(1<k,m<n\) und \(n=mk\)."
Die "*" vor dem m und hinter der 1 können getrost weg.
Die Aussage \(\mbox{ord}(g)<n\) hast Du dann beweisen.
Dann hinschreiben: "Das ist ein Widerspruch zu \((g) =G\), denn \(\mbox{ord}(g)=|(g)|=|G|=n\)".
Deine Gleichung "\(1\not\le g^k \not\le = G\)" kann weg.
Beweisskizze Rückrichtung:
Vor.: G ist zyklisch und von Primzahlordnung.
Z.Z..: G besitzt keine nicht-trivialen Untergruppen besitzt.
Bew.:
Ann.: U sei nicht triviale Untergruppe von G.
Sei \(u\in U\setminus\{1\}\). Dann ist \(1<\mbox{ord}(u)\le|U|<n\).
ord(u) ist Teiler von n. Widerspruch zu "n ist prim".
Wie man sieht, muss "G endlich" nicht vorausgesetzt werden.
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Habe die Aufgabe mittlerweile vollständig gelöst - aber dennoch vielen vielen Dank für deine ausführliche Beweisskizze (hat mir Verständnismaßig dann doch noch an einigen stellen weitergeholfen :))
Ich wünsche dir noch schöne Weihnachtsfeiertage :)
LG Euler ─ euler03 26.12.2023 um 14:33