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先设x0与x1是在X的同一道路分支中的两点．设ω是从x0到x1的一个道路类．∀α∈π1（X，x0），ω-1αω∈π1（X，x1）．于是，由ω＃（α）＝ω-1αω规定了对应ω＃：π1（X，x0）→π1（X，x1）（图4-8）．
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图4-8
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定理4.2 若ω是从x0到x1的道路类，则
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（1）如果ω′是从x1到x2的道路类，则
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（2）ω＃：π1（X，x0）→π1（X，x1）是同构．
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证明 （1）假设α∈π1（X，x0），
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（ωω′）＃（α）＝（ωω′）-1αωω′＝ω′-1（ω-1αω）ω′
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（1）得到证明．
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（2）任取α，β∈π1（X，x0），则
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ω＃（α）ω＃（β）＝ω-1αωω-1βω
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＝ω-1αβω（用命题4.8）
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＝ω＃（αβ）
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因此ω＃是同态．
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根据（1），显然是恒同同构；同理也是恒同同构．因此ω＃是同构，是它的逆． ▎
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从定义容易看出，当ω∈π1（X，x0），ω＃是π1（X，x0）上的一个内自同构．
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至此，我们已证明，当x0与x1属于X的同一道路分支时，并且从x0到x1的每个道路类都决定从π1（X，x0）到π1（X，x1）的一个同构．一般地这个同构与道路类的选择有关．
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如果X是道路连通的，则它的基本群的同构型与基点的选择无关．这个同构型就叫作X的基本群，记作π1（X）．
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定义4.7 道路连通并有平凡基本群的拓扑空间称为单连通空间．
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