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यदि समुच्चय G = z ∈ C : |z|=1 में संक्रियाओं का गुणन द्विआधारी संक्रिया के रूप में परिभाषित है, तो (G,X) है –

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(2) समूह\text{(2) समूह}

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5 steps
  1. समुच्चय GG और द्विआधारी संक्रिया को समझें।

    समुच्चय G={z∈C:∣z∣=1}G = \{z \in \mathbb{C} : |z| = 1\} उन सभी सम्मिश्र संख्याओं का संग्रह है जिनका मापांक (modulus) 1 है। ये सम्मिश्र संख्याएँ सम्मिश्र तल में इकाई वृत्त पर स्थित होती हैं।
    द्विआधारी संक्रिया सम्मिश्र संख्याओं का गुणन (×)(\times) है।

  2. समूह के गुणों की जाँच करें।

    एक समुच्चय (G,×)(G, \times) को समूह होने के लिए निम्नलिखित चार गुणों को संतुष्ट करना चाहिए:

    • संवृतता (Closure): यदि z1,z2∈Gz_1, z_2 \in G, तो क्या z1×z2∈Gz_1 \times z_2 \in G? यदि z1,z2∈Gz_1, z_2 \in G, तो ∣z1∣=1|z_1| = 1 और ∣z2∣=1|z_2| = 1। सम्मिश्र संख्याओं के गुणन के मापांक का गुण है ∣z1×z2∣=∣z1∣×∣z2∣|z_1 \times z_2| = |z_1| \times |z_2|। इसलिए, ∣z1×z2∣=1×1=1|z_1 \times z_2| = 1 \times 1 = 1। अतः, z1×z2∈Gz_1 \times z_2 \in G। संवृतता का गुण संतुष्ट होता है।

    • साहचर्यता (Associativity): सम्मिश्र संख्याओं का गुणन साहचर्य होता है। किसी भी z1,z2,z3∈Gz_1, z_2, z_3 \in G के लिए, (z1×z2)×z3=z1×(z2×z3)(z_1 \times z_2) \times z_3 = z_1 \times (z_2 \times z_3)। साहचर्यता का गुण संतुष्ट होता है। (चूंकि संवृतता और साहचर्यता संतुष्ट हैं, (G,×)(G, \times) एक सामि समूह (semigroup) है।)

    • तत्समक अवयव (Identity Element): क्या GG में कोई तत्समक अवयव ee मौजूद है जैसे कि सभी z∈Gz \in G के लिए z×e=e×z=zz \times e = e \times z = z? सम्मिश्र गुणन के लिए तत्समक अवयव 1 है। हमें यह जाँचने की आवश्यकता है कि क्या 1∈G1 \in G है। ∣1∣=1|1| = 1, इसलिए 1∈G1 \in G। तत्समक अवयव मौजूद है। (चूंकि तत्समक अवयव मौजूद है, (G,×)(G, \times) एक एकांश (monoid) है।)

    • प्रतिलोम अवयव (Inverse Element): GG के प्रत्येक अवयव zz के लिए, क्या GG में एक प्रतिलोम अवयव z−1z^{-1} मौजूद है जैसे कि z×z−1=z−1×z=1z \times z^{-1} = z^{-1} \times z = 1? मान लीजिए z∈Gz \in G, तो ∣z∣=1|z| = 1। zz का प्रतिलोम z−1=1zz^{-1} = \frac{1}{z} होता है। हमें यह जाँचने की आवश्यकता है कि क्या z−1∈Gz^{-1} \in G है। ∣z−1∣=∣1z∣=∣1∣∣z∣=11=1|z^{-1}| = \left|\frac{1}{z}\right| = \frac{|1|}{|z|} = \frac{1}{1} = 1। इसलिए, z−1∈Gz^{-1} \in G। प्रत्येक अवयव का प्रतिलोम GG में मौजूद है।

  3. निष्कर्ष।

    चूंकि सभी चार समूह गुण (संवृतता, साहचर्यता, तत्समक अवयव, प्रतिलोम अवयव) संतुष्ट होते हैं, इसलिए (G,×)(G, \times) एक समूह है।

  4. चक्रीय समूह की जाँच करें।

    एक समूह चक्रीय होता है यदि उसमें एक जनक (generator) अवयव gg हो, जिससे समूह के सभी अवयवों को gg की पूर्णांक घातों के रूप में व्यक्त किया जा सके।
    समुच्चय GG में अनंत अवयव हैं (जैसे eiθe^{i\theta} जहाँ θ∈[0,2π)\theta \in [0, 2\pi))। यह समूह (Z,+)(\mathbb{Z}, +) के समरूपी नहीं है, जो कि एकमात्र अनंत चक्रीय समूह है।
    उदाहरण के लिए, यदि g=eiαg = e^{i\alpha} एक जनक होता, तो GG के सभी अवयव einαe^{in\alpha} के रूप में होते। लेकिन इकाई वृत्त पर सभी बिंदु इस रूप में नहीं होते हैं जब तक कि α\alpha एक विशेष प्रकार का न हो, और तब भी यह सभी बिंदुओं को कवर नहीं करेगा।
    इसलिए, (G,×)(G, \times) एक चक्रीय समूह नहीं है।

  5. सही विकल्प का चयन करें।

    दिए गए विकल्पों में से, (G,×)(G, \times) एक समूह है।
    (1) केवल एकांश - गलत, क्योंकि यह एक समूह भी है।
    (2) समूह - सही।
    (3) केवल सामि समूह - गलत, क्योंकि यह एक समूह भी है।
    (4) चक्रीय समूह - गलत, क्योंकि यह चक्रीय नहीं है।
    (5) अनुत्तरित प्रश्न - गलत।

    The final answer is (2) समूह\text{(2) समूह}.

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