Suponhamos H um subgrupo do grupo aditivo �. Mostre que existe n ∈ � tal que H = {kn | k ∈ �}, isto é, existe um número natural n tal que H é fo...

Suponhamos H um subgrupo do grupo aditivo �. Mostre que existe n ∈ � tal que H = {kn | k ∈ �}, isto é, existe um número natural n tal que H é formado por todos os múltiplos de n.

Se H = {0}, então basta considerar n = 0: neste caso, todo elemento de H é múltiplo de 0.
Suponhamos H , {0}. Seja r um elemento não nulo de H. Como H é um grupo, x ∈ H ⇔ −x ∈ H. Assim, H contém inteiros positivos. Seja n o menor inteiro positivo de H. Se h for um elemento positivo de H, então, dividindo h por n obtemos um quociente q e um resto r tal que 0 ≤ r < n, ou seja, h = nq + r. Daı́, obtemos que r = h − nq. Como h ∈ H e nq ∈ H, temos que r ∈ H. Não podemos ter r > 0 porque assim r seria um elemento positivo menor do que n (não pode porque n é o menor elemento elemento positivo de H). Concluı́mos então que r = 0, ou seja, que h = nq. Isso mostra que h é múltiplo de n.
Se h fosse negativo, então −h seria positivo e estaria em H. Mas isso contradiz o fato de que n é o menor inteiro positivo em H.