Duda sobre ejercicio 3 práctico 2

Duda sobre ejercicio 3 práctico 2

de Britos Simmari Brian -
Número de respuestas: 2
Hola estoy revisando los ejercicios y me surgió una duda, el ejercicio pide probar que si
G \neq \{1 \} no admite subgrupos propios, entonces G es cíclico finito de orden primo.

Lo de cíclico de orden primo tiene sentido, pero tengo dudas sobre lo de finito, se me ocurre el siguiente argumento:

Si  |G| = \infty entonces como es cíclico es isomorfo a \mathbb{Z} , el cual sabemos que tiene subgrupos propios, entonces necesariamente  |G| < \infty . ¿Está bien esto?
En respuesta a Britos Simmari Brian

Re: Duda sobre ejercicio 3 práctico 2

de Abella Andrés -
Hola, Brian. Lo que vos decís está bien, pero no veo cuál es la contradicción. El ejercicio pide probar que si G verifica ..., entonces es finito y además es cíclico de orden primo. Vos lo que decís es que si es cíclico infinito, entonces tiene subgrupos propios; luego si no tiene subgrupos propios, entonces no puede ser cíclico infinito.

Dicho de otra forma, la hipótesis implica que si 1\ne g\in G, entonces G=\langle g\rangle. Luego G es cíclico. No puede ser infinito por tu argumento, luego es isomorfo a {\mathbb Z}_n, y el único caso en que {\mathbb Z}_n no admite subgrupos propios es cuando n es primo.