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Proposition. Trivial group is a subgroup of all groups [group-0008]

module group-0008 where

open import MLTT.Spartan renaming (_⁻¹ to sym; _∙_ to _then_)
open import UF.Subsingletons
open import UF.Subsingletons-Properties

open import group-0000
open Group {{...}}
open import group-0004
open import group-0007

這個命題是說,對所有群都有一個子群是 trivial group。

要證明之前,我們需要看一下什麼是 trivial group,基本上它就是只有一個估拎拎的 e 元素的集合,那因為只有一個元素,能定義的二元運算子也就只有一個,根據這些我們可以定義 trivial group(𝟙 是一個只有單一元素 的型別)

trivial-group : Group (𝟙 {𝓤})
trivial-group .size = props-are-sets 𝟙-is-prop
trivial-group ._∙_ = λ _ _  
trivial-group .∙-assoc = λ _ _ _  refl
trivial-group .e = 
trivial-group .neu-l = λ _  refl
trivial-group .neu-r = λ _  refl
trivial-group ._⁻¹ = λ _  
trivial-group .cancel = refl , refl

現在我們可以回到證明,因為 IsSubgroup 是一個 Sigma 類型,所以我們需要提出一個 map ι,然後證明這個 map 是 inclusion 而且是 group homomorphism。

proposition-6 : {G : 𝓤 ̇} {{∈G : Group G}} {{∈𝟙 : Group 𝟙}}
   IsSubgroup 𝟙 G
proposition-6 {𝓤} {G} = ι , lc , is-hom
  where

這個 map 在數學上常被稱為 canonical map,用來指示「很明顯」會選這個的意思,這在不同數學領域都會有類似的 canonical 的用法,雖然那個「明顯」可能很不一樣。

  ι : 𝟙  G
  ι  = e

它的 inclusion 特性很明顯,甚至都不用到 p,因為只有一個元素

  lc : left-cancellable ι
  lc p = refl

最後要滿足 group homomorphism,下面利用 e 攤開出我們需要的表達式

  is-hom : IsGroupHomomorphism 𝟙 G ι
  is-hom   =
    ι (  ) =⟨by-definition⟩
    e         =⟨ sym (neu-l e) 
    e  e     =⟨by-definition⟩
    (ι )  (ι )