Teorema 4.1.10.

Setiap subgrup dari grup siklik bersifat siklik.

Bukti.

Perangkat utama yang digunakan dalam bukti ini adalah algoritma pembagian dan Prinsip Urutan Baik. Misalkan \(G\) grup siklik yang dibangkitkan oleh \(a\text{,}\) dan misalkan \(H\) subgrup dari \(G\text{.}\) Jika \(H = \{ e \}\text{,}\) maka jelas \(H\) bersifat siklik. Misalkan \(H\) memuat suatu elemen lain \(g\) yang berbeda dari identitas. Maka \(g\) dapat ditulis sebagai \(a^n\) untuk suatu bilangan bulat \(n\text{.}\) Karena \(H\) merupakan subgrup, \(g^{-1} = a^{-n}\) juga harus berada dalam \(H\text{.}\) Karena salah satu dari \(n\) atau \(-n\) positif, kita dapat mengandaikan bahwa \(H\) memuat pangkat positif dari \(a\) dan \(n \gt 0\text{.}\) Misalkan \(m\) bilangan asli terkecil sedemikian sehingga \(a^m \in H\text{.}\) Bilangan \(m\) seperti itu ada berdasarkan Prinsip Urutan Baik.
Kita menyatakan bahwa \(h = a^m\) merupakan pembangkit bagi \(H\text{.}\) Kita harus menunjukkan bahwa setiap \(h' \in H\) dapat ditulis sebagai pangkat dari \(h\text{.}\) Karena \(h' \in H\) dan \(H\) merupakan subgrup dari \(G\text{,}\) berlaku \(h' = a^k\) untuk suatu bilangan bulat \(k\text{.}\) Dengan menggunakan algoritma pembagian, kita dapat mencari bilangan \(q\) dan \(r\) sedemikian sehingga \(k = mq +r\) dengan \(0 \leq r \lt m\text{;}\) jadi,
\begin{equation*} a^k = a^{mq +r} = (a^m)^q a^r = h^q a^r\text{.} \end{equation*}
Jadi \(a^r = a^k h^{-q}\text{.}\) Karena \(a^k\) dan \(h^{-q}\) berada dalam \(H\text{,}\) \(a^r\) juga harus berada dalam \(H\text{.}\) Akan tetapi, \(m\) merupakan bilangan positif terkecil sedemikian sehingga \(a^m\) berada dalam \(H\text{;}\) akibatnya, \(r=0\) sehingga \(k=mq\text{.}\) Oleh karena itu,
\begin{equation*} h' = a^k = a^{mq} = h^q \end{equation*}
dan \(H\) dibangkitkan oleh \(h\text{.}\)
Dalam Konteks