From d9354deed77364dabd033388cc53a3f40c944fd7 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Adrian Kummerlaender Date: Sat, 1 Jul 2017 16:48:16 +0200 Subject: Start digest of introductory Algebra, Number theory lecture --- common/commands.tex | 1 + content/eaz.tex | 149 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 2 files changed, 150 insertions(+) create mode 100644 content/eaz.tex diff --git a/common/commands.tex b/common/commands.tex index a77ef6b..0162f8e 100644 --- a/common/commands.tex +++ b/common/commands.tex @@ -2,6 +2,7 @@ \newcommand{\N}{\mathbb{N}} \newcommand{\K}{\mathbb{K}} \newcommand{\Q}{\mathbb{Q}} +\newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} \newcommand{\powerset}[1]{\mathcal{P}(#1)} \newcommand{\skp}[1]{\langle #1 \rangle} diff --git a/content/eaz.tex b/content/eaz.tex new file mode 100644 index 0000000..031e4b2 --- /dev/null +++ b/content/eaz.tex @@ -0,0 +1,149 @@ +\section*{Teilbarkeit} + +Sei $n \in \N$. $d \in \N$ ist Teiler von $n$, falls $\exists t \in \N : d \cdot t = n$. Man schreibt $d \mid n$. $n$ ist Vielfaches von $d$. + +Die Menge aller Teiler ist endlich da $\forall d \mid n : d \leq n$. + +Der \emph{größte gemeinsame Teiler} von $m$ und $n$ wird notiert als $ggT(m,n)$ oder $(m,n)$. + +Das \emph{kleinste gemeinsame Vielfache} ist $kgV(m,n)$. + +Zahlen $m, n \in \N$ heißen \emph{teilerfremd}, wenn $1 \in \N$ der einzige gemeinsame Teiler ist. + +\subsection*{$ggT$ als Linearkombination} + +Für $m, n \in \Z$ ex. $c, d \in \Z$ s.d. $mc + nd = ggT(m,n)$ + +\subsection*{Division mit Rest} + +\section*{Primzahlen} + +\section*{Magmen} + +Ein Magma ist Menge mit Verknüpfung $(M, \star)$ wobei $\star : M \times M \to M$ eine Abbildung ist. + +\vspace*{2mm} + +Ein Magma ist \emph{assoziativ} gdw.: + +$\forall l, m, n \in M : ( l \star m ) \star n = l \star ( m \star n )$ + +Ein Magma ist \emph{kommutativ} gdw.: + +$\forall m, n \in M : m \star n = n \star m$ + +Ein assoziatives Magma heißt \emph{Halbgruppe}. + +Ein assoziatives Magma mit beiseitigem Neutralelement heißt \emph{Monoid}. + +\subsection*{Untermagmen} + +$U \subseteq M$ ist Untermagma gdw.: $U \star U \subseteq U$. + +\vspace*{2mm} + +$\cap_{i \in I} U_i$ ist Untermagma von $M$. + +Für $X \subseteq M$ ist $\langle X \rangle_{\text{Magma}}$ Schnitt aller Untermagmen $U$ von $M$ mit $X \subseteq U$. + +$\langle X \rangle_{\text{Magma}}$ heißt Magmenerzeugnis von $X$ in $M$. + +\subsection*{Untermonoide} + +Ein Untermonoid eines Monoids $M$, d.h. eines assoziativen Magmas mit Neutralelement, ist ein Untermagma mit beidseitigem Neutralelement. + +\subsection*{Symmetrische Gruppen} + +$\text{Sym}(D) := \{ \sigma \in \text{Abb}(D,D) | \sigma \text{ ist bijektiv}\}$ + +$\text{Sym}(D)$ ist Untermagma von $\text{Abb}(D,D)$. + +$S_d$ für $d \in \N$ ist die aus genau $d$ Elementen bestehende symmetrische Gruppe. + +\section*{Gruppen} + +Eine Gruppe ist ein assoziatives Magma $(M, \star)$ mit beidseitig neutralem Element $e$ und mindestens einer Inversen bzgl. $\star$ für $\forall m \in M$. + +Eine Gruppe heißt \emph{kommutativ} bzw. \emph{abelsch} wenn sie als Magma kommutativ ist. + +\subsection*{Untergruppen} + +Eine Untergruppe ist ein Untermagma $\emptyset \neq U \leq G$ welches unter Inversenbildung abgeschlossen ist. + +$U \neq \emptyset \implies x \in U \implies x^{-1} \in U \implies e_G \in U$ + +$U \leq G \iff \emptyset \neq U \subseteq G \land \forall x, y \in U : xy^{-1} \in U$ + +Schnitt von Untergruppen ist selbst Untergruppe. + +\subsection*{Gruppenerzeugnis} + +Der Schnitt aller ein $M \subset G$ beinhalten Untergruppen wird geschrieben als $\langle M \rangle$ und bezeichnet als (Gruppen-)Erzeugnis von $M$. + +$\langle M \rangle = \{ x_1 \cdots x_k | k \in \N_0, \forall i \leq k : x_i \in M \lor x_i^{-1} \in M \}$ + +\subsection*{Zyklische Gruppen} + +Gruppe $G$ ist \emph{zyklisch}, wenn $\exists a \in G : G = \langle a \rangle$. + +$\forall n \in \N : [1]$ erzeugt $\Z / n\Z$. + +$\langle g \rangle = \{ g^k | k \in \Z \}$ ist von $g$ erzeugte zyklische Grp. + +\subsubsection*{Ordnung} + +Die Ordnung einer Gruppe ist ihre Kardinalität. Die Ordnung eines $g \in G$ ist die Ordnung der von $g$ erzeugten Untergruppe. + +Hat $\langle g \rangle$ endliche Ordnung so $\exists k \in \N : g^k = e_G$. + +\subsubsection*{Satz von Lagrange} + +Sei $G$ endliche Gruppe und $H \leq G$. Dann ist die Ordnung von $H$ ein Teiler der Ordnung von $G$. + +\subsubsection*{Index} + +Sei $g_1 \sim g_2 := g_1 g_2^{-1} \in H$ Äquivalenzrel. auf $G$. + +Die Äquivalenzklasse von $g \in G$ ist definiert als: $[g] = Hg := \{ hg | h \in H\}$. + +Für Gruppen $H \leq G$ heißt die Anzahl der Äquivalenzklassen bzgl. $\sim$ Index von $H$ in $G$, geschrieben als $(G : H)$. + +Entsprechend gilt für endl. Grp.: $\#G = \#H \cdot (G : H)$. + +\subsubsection*{Primzahlordnung einer Gruppe} + +In jeder endlichen Gruppe ist Ordnung jedes Elements ein Teiler der Gruppenordnung. Daraus folgt, dass jede Gruppe mit Primzahlordnung eine zyklische Gruppe ist. $G = \langle g \rangle \iff g \neq e_G$ + +\subsection*{Normalteiler} + +Eine $N \leq G$ ist Normalteiler, falls $\forall n \in N, g \in G : gng^{-1} \in N$ gilt. d.h. $N$ ist invariant unter allen inneren Automorphismen. + +Es gilt für Normalteiler $N$: $\forall g \in G : gNg^{-1} = N$ + +Ist $U \leq G$ ein Normalteiler, so schreibt man $U \triangleleft G$. + +Untergruppen abelscher Gruppen sind normal. + +\subsection*{Nebenklassen} + +Seien $U \leq G$ Gruppen. Dann sind $g, h \in G$ \emph{kongruent modulo $U$}, wenn $g^{-1}h \in U$. Diese Relation bildet Äquivalenzklassen $gU = \{gu | u \in U\}$. + +Diese Äquivalenzklassen heißen \emph{Linksnebenklassen} nach $U$, die Menge aller Nebenklassen heißt \emph{Faktorraum} $G/U$. + +$\pi_U : G \rightarrow G/U, g \mapsto gU$ ist kanonische Projektion. + +\section*{Gruppenhomomorphismen} + +\section*{Faktorgruppen} + +\subsection*{Gruppenoperationen} + +\section*{Sylowsätze} + +\section*{Ringe} + +\section*{Nullteiler} + +\section*{Ideale} + +\section*{Magmen} -- cgit v1.2.3