Fix problems
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parent
4ddba23dab
commit
41a2f7cb0c
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@ -195,3 +195,17 @@ Legendre-Symbolen
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uninspirierend
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uninspirierend
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Zornschen
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Zornschen
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Bloomington
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Bloomington
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Helsingfors
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Bahnenraum
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Stabilisatorgruppen
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Zentralisator
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Untergruppen
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Leonhardus
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Eulerus
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Diedergruppe
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Beaumont-de-Lomagne
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Département
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Tarn-et-Garonne
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Castres
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inklusionsumkehrend
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indexerhaltend
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@ -86,3 +86,13 @@
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{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QDas Buch \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q nennt 196 unterschiedliche, publizierte Beweise; die Autorenliste ist ein Who-is-Who der Mathematik seit Gauß und Euler.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QDas Buch \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q nennt 196 unterschiedliche, publizierte Beweise; die Autorenliste ist ein Who-is-Who der Mathematik seit Gauß und Euler.\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\Q\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Behauptung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Die Zahl \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist ungerade.\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\Q\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Behauptung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Die Zahl \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist ungerade.\\E$"}
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{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWas ist in dieser Vorlesung eigentlich passiert?.\\E$"}
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{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWas ist in dieser Vorlesung eigentlich passiert?.\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QIch hatte oben geschrieben „[Der Hauptsatz der Galoistheorie] reduziert die Frage nach Zwischenkörpern auf ein gruppentheoretisches Problem“.\\E$"}
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{"rule":"UPPERCASE_SENTENCE_START","sentence":"^\\Qfür alle \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q.\\E$"}
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{"rule":"UNPAIRED_BRACKETS","sentence":"^\\Q“Restklassengruppen” oder “Gruppenquotienten” kennen wir schon lange.\\E$"}
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{"rule":"DE_SUBJECT_VERB_AGREEMENT","sentence":"^\\QEine Restklassengruppe oder Gruppenquotient ist eine Gruppe \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q zusammen mit einem Gruppenmorphismus \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q, sodass \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist und so, dass folgende universelle Eigenschaft gilt.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QDie Untergruppen von \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q sind leicht zu bestimmen.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\Q\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q (lateinisch Leonhardus Eulerus; * 15. April 1707 in Basel; † 7. Septemberjul./ 18. September 1783greg.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QDie Gruppe der \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Qten Einheitswurzeln ist Gruppe der Drehungen des regulären \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q-Ecks.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QDie vollständige Symmetriegruppe des \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q-Ecks enthält neben Drehungen noch Spiegelungen.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QDie Gruppe der \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q.ten Einheitswurzeln ist Gruppe der Drehungen des regulären \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q-Ecks.\\E$"}
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{"rule":"UNPAIRED_BRACKETS","sentence":"^\\QNach Satz \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q (“Satz von Lagrange”) ist die Ordnung von \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q, also die Größe der von \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q erzeugten Untergruppe, ein Teiler von \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q.\\E$"}
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4
16.tex
4
16.tex
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@ -218,7 +218,7 @@ eigentlich schon im Abschnitt~\ref{sec:gruppen} hätte bringen sollen.
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\item\label{Satz_Hauptsatz_Galoistheorie_Aussage_4} Für jedes $σ ∈ G$ und
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\item\label{Satz_Hauptsatz_Galoistheorie_Aussage_4} Für jedes $σ ∈ G$ und
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jeden Zwischenkörper $Z$ ist $σ(Z)$ ein Zwischenkörper und es ist
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jeden Zwischenkörper $Z$ ist $σ(Z)$ ein Zwischenkörper und es ist
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\begin{equation*}
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\begin{equation*}
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\Gal\bigl(\factor{L}{σ(Z)}\bigr) = σ◦\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)◦σ^{-1}
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\Gal\bigl(\factor{L}{σ(Z)}\bigr) = σ◦\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)◦σ^{-1}.
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\end{equation*}
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\end{equation*}
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\item\label{Satz_Hauptsatz_Galoistheorie_Aussage_5} Für einen Zwischenkörper
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\item\label{Satz_Hauptsatz_Galoistheorie_Aussage_5} Für einen Zwischenkörper
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@ -227,7 +227,7 @@ eigentlich schon im Abschnitt~\ref{sec:gruppen} hätte bringen sollen.
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\begin{equation*}
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\begin{equation*}
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σ◦\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)◦σ^{-1} = \Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)
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σ◦\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)◦σ^{-1} = \Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)
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\end{equation*}
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\end{equation*}
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ist. Ist dies der Fall, dann ist
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ist. Wenn dies der Fall sein sollte, dann ist
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\begin{equation*}
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\begin{equation*}
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\Gal\bigl(\factor{Z}{K}\bigr) ≅ \factor{\Gal\bigl(\factor{L}{K}\bigr)}{\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)}.
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\Gal\bigl(\factor{Z}{K}\bigr) ≅ \factor{\Gal\bigl(\factor{L}{K}\bigr)}{\Gal\bigl(\factor{L}{Z}\bigr)}.
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\end{equation*}
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\end{equation*}
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139
17.tex
139
17.tex
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@ -4,12 +4,12 @@
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\chapter{Grundbegriffe}
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\chapter{Grundbegriffe}
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\label{chap:17}
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\label{chap:17}
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Ich hatte oben geschrieben ``[Der Hauptsatz der Galoistheorie] reduziert die
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Ich hatte oben geschrieben „[Der Hauptsatz der Galoistheorie] reduziert die
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Frage nach Zwischenkörpern auf ein gruppentheoretisches Problem''. Also befasst
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Frage nach Zwischenkörpern auf ein gruppentheoretisches Problem“. Also befasst
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sich der laufende Teil der Vorlesung mit gruppentheoretischen Problemen. Um die
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sich der laufende Teil der Vorlesung mit gruppentheoretischen Problemen. Um die
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vorgesehene Stoffmenge in diesem verkürzten Semester unterzubringen, werde ich
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vorgesehene Stoffmenge in diesem verkürzten Semester unterzubringen, werde ich
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mich oft kurzfassen und auch einige Beweise weglassen. Ich hoffe, Sie sehen
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mich oft kurzfassen und auch einige Beweise weglassen. Ich hoffe, Sie sehen mir
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mir das nach.
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das nach.
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\begin{defn}[Ordnung einer Gruppe]
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\begin{defn}[Ordnung einer Gruppe]
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Es sei $G$ eine Gruppe. Die Anzahl der Elemente von $G$ heißt \emph{Ordnung}
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Es sei $G$ eine Gruppe. Die Anzahl der Elemente von $G$ heißt \emph{Ordnung}
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@ -81,9 +81,9 @@ wir in der einen oder anderen Form im Laufe der Vorlesung auch schon verwendet.
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\begin{defn}[(In)effektivität, Treue]
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\begin{defn}[(In)effektivität, Treue]
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||||||
Gegeben sei eine Gruppenwirkung $α : G ⨯ M → M$ wie in
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Gegeben sei eine Gruppenwirkung $α : G ⨯ M → M$ wie in
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Definition~\ref{defn:gruppenwirkung} Der Kern des Gruppenmorphismus $φ_α$ aus
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Definition~\ref{defn:gruppenwirkung}. Der Kern des Gruppenmorphismus $φ_α$
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Beobachtung~\ref{beo:mup} heißt \emph{Ineffektivität} der Gruppenwirkung. Die
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aus Beobachtung~\ref{beo:mup} heißt \emph{Ineffektivität} der Gruppenwirkung.
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Gruppenwirkung heißt \emph{treu}\index{treue Gruppenwirkung} oder
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Die Gruppenwirkung heißt \emph{treu}\index{treue Gruppenwirkung} oder
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\emph{effektiv}\index{effektive Gruppenwirkung}, wenn der Gruppenmorphismus
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\emph{effektiv}\index{effektive Gruppenwirkung}, wenn der Gruppenmorphismus
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$φ$ aus Beobachtung~\ref{beo:mup} injektiv ist.
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$φ$ aus Beobachtung~\ref{beo:mup} injektiv ist.
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\end{defn}
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\end{defn}
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@ -112,13 +112,13 @@ wir in der einen oder anderen Form im Laufe der Vorlesung auch schon verwendet.
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Der Einfachheit halber nehmen wir einmal an, dass Funktionen $γ_p$ mit der
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Der Einfachheit halber nehmen wir einmal an, dass Funktionen $γ_p$ mit der
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gewünschten Eigenschaft existieren -- der Satz von
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gewünschten Eigenschaft existieren -- der Satz von
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Picard\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emile_Picard}{Charles
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Picard\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emile_Picard}{Charles
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Émile Picard} (* 24. Juli 1856 in Paris; † 11. Dezember 1941 ebenda) war
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Émile Picard} (* 24.~Juli 1856 in Paris; † 11.~Dezember 1941 ebenda) war ein
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ein französischer
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französischer
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Mathematiker.}-Lindelöf\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Ernst_Leonard_Lindelöf}{Ernst
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Mathematiker.}-Lindelöf\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Ernst_Leonard_Lindelöf}{Ernst
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Leonard Lindelöf} (* 7. März 1870 in Helsingfors (Helsinki),
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Leonard Lindelöf} (* 7.~März 1870 in Helsingfors (Helsinki), Großfürstentum
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Großfürstentum Finnland; † 4. Juni 1946 in Helsinki) war ein finnischer
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Finnland; † 4.~Juni 1946 in Helsinki) war ein finnischer Mathematiker.} sagt
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Mathematiker.} sagt ihnen unter anderem, dass die $γ_p$ dann auch eindeutig
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ihnen unter anderem, dass die $γ_p$ dann auch eindeutig sind. Dann erhalten
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sind. Dann erhalten wir durch die Vorschrift
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wir durch die Vorschrift
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\[
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\[
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γ : ℝ ⨯ ℝ² → ℝ², \quad (t, p) ↦ γ_p(t)
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γ : ℝ ⨯ ℝ² → ℝ², \quad (t, p) ↦ γ_p(t)
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\]
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\]
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@ -131,14 +131,14 @@ wir in der einen oder anderen Form im Laufe der Vorlesung auch schon verwendet.
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||||||
Gruppenwirkungen sind fundamental und treten in jedem Teilbereich der Mathematik
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Gruppenwirkungen sind fundamental und treten in jedem Teilbereich der Mathematik
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prominent auf. Deshalb gibt es auch unendliche viele Definitionen und
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prominent auf. Deshalb gibt es auch unendliche viele Definitionen und
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||||||
Begriffsbildungen rund um dieses Konzept. Ich beschränke mich hier auf die
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Begriffsbildungen rund um dieses Konzept. Ich beschränke mich hier auf die
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Allerwesentlichsten.
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Wesentlichsten.
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\begin{defn}[Bahn und Fixpunkt]
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\begin{defn}[Bahn und Fixpunkt]
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Es sei $α : G⨯ M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$.
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Es sei $α : G⨯ M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
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Weiter sei ein Element $m ∈ M$ gegeben. Die Menge
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sei ein Element $m ∈ M$ gegeben. Die Menge $G· m := \{g· m\::\: g∈ G\}$ wird
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$G· m := \{g· m\::\: g∈ G\}$ wird \emph{Bahn}\index{Bahn} oder
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\emph{Bahn}\index{Bahn} oder \emph{Orbit}\index{Orbit} von $G$ durch $m$
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||||||
\emph{Orbit}\index{Orbit} von $G$ durch $m$ genannt. Falls $G·m = \{m\}$ ist,
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genannt. Falls $G·m = \{m\}$ ist, dann nennt man $m$ einen \emph{Fixpunkt}
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dann nennt man $m$ einen \emph{Fixpunkt} der Gruppenwirkung.
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der Gruppenwirkung.
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\end{defn}
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\end{defn}
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\begin{bsp}
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\begin{bsp}
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@ -152,10 +152,10 @@ Allerwesentlichsten.
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folgenden elementaren Aussagen: gegeben zwei Punkte $m_1, m_2∈ M$, dann sind
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folgenden elementaren Aussagen: gegeben zwei Punkte $m_1, m_2∈ M$, dann sind
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||||||
die Bahnen $G·m_1$ und $G·m_2$ entweder gleich oder disjunkt. Folgern Sie,
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die Bahnen $G·m_1$ und $G·m_2$ entweder gleich oder disjunkt. Folgern Sie,
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||||||
dass $M$ ist die disjunkte Vereinigung der Bahnen ist, und das die Relation
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dass $M$ ist die disjunkte Vereinigung der Bahnen ist, und das die Relation
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||||||
``hat dieselbe Bahn wie'' eine Äquivalenzrelation auf $M$ ist. Die Menge der
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„hat dieselbe Bahn wie“ eine Äquivalenzrelation auf $M$ ist. Die Menge der
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||||||
Bahnen (= der Quotient unter dieser Äquivalenzrelation) wird als
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Bahnen (= der Quotient unter dieser Äquivalenzrelation) wird als
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\emph{Bahnenraum}\index{Bahnenraum} bezeichnet. Wenn die Gruppenwirkung klar,
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\emph{Bahnenraum}\index{Bahnenraum} bezeichnet. Wenn die Gruppenwirkung klar
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wird der Bahnenraum oft mit $M/G$ bezeichnet.
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ist, wird der Bahnenraum oft mit $M/G$ bezeichnet.
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\end{beobachtung}
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\end{beobachtung}
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\begin{defn}[Transitive Wirkung]
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\begin{defn}[Transitive Wirkung]
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@ -182,9 +182,14 @@ ein Maß dafür, wie sehr ein Punkt davon entfernt ist, ein Fixpunkt zu sein.
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Statt nur einzelne Punkte zu betrachten, definiere ich die Isotropiegruppe
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Statt nur einzelne Punkte zu betrachten, definiere ich die Isotropiegruppe
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gleich für Untermengen statt für Punkte.
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gleich für Untermengen statt für Punkte.
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\begin{defn}[Isotropie und Stabilisator]\label{def:ius}
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\begin{defn}[Isotropie und Stabilisator]\label{def:ius}%
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Es sei $α : G⨯M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
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Es sei $α : G⨯M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
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sei $N ⊆ M$ eine Teilmenge.
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sei $N ⊆ M$ eine Teilmenge. Gegeben ein Element $g \in G$, so schreiben wir
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kurz
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\[
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g·N := \{ g·n \::\: n \in N \}.
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\]
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\begin{itemize}
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\begin{itemize}
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\item Die Untergruppe
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\item Die Untergruppe
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\[
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\[
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@ -194,15 +199,16 @@ gleich für Untermengen statt für Punkte.
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\item Die Untergruppe
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\item Die Untergruppe
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\[
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\[
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\Stab(N) := \{ g ∈ G \::\: \forall n ∈ N: g·n ∈ N \} ⊆ G
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\Stab(N) := \{ g ∈ G \::\: g·N = N \} ⊆ G
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||||||
\]
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\]
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||||||
wird als \emph{Stabilisator}\index{Stabilisator} der Menge $N$ bezeichnet.
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wird als \emph{Stabilisator}\index{Stabilisator} der Menge $N$ bezeichnet.
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\end{defn}
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\end{defn}
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\begin{notation}\label{not:17.1.5}
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\begin{notation}\label{not:17.1.5}%
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||||||
Im Fall, dass die Menge $N$ aus Definition~\ref{def:ius} nur aus einem Element
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Im Fall, dass die Menge $N$ aus Definition~\ref{def:ius} nur aus einem Element
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besteht, $N = \{m\}$, schreibt man statt $\Iso(\{m\})$ häufig kurz $\Iso(m)$.
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besteht, $N = \{m\}$, gilt $\Stab(N) = \Iso(N)$. In diesem Fall schreibt man
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statt $\Iso(\{m\})$ häufig kurz $\Iso(m)$.
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\end{notation}
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\end{notation}
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\begin{bemerkung}
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\begin{bemerkung}
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@ -213,8 +219,8 @@ gleich für Untermengen statt für Punkte.
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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||||||
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||||||
\begin{bemerkung}
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\begin{bemerkung}
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||||||
In der älteren deutschen Literatur findet man statt ``Isotropiegruppe'' oft
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In der älteren deutschen Literatur findet man statt „Isotropiegruppe“ oft auch
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auch das Wort ``Standgruppe'', was heute als anzüglich empfunden wird.
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das Wort „Standgruppe“, was heute als anzüglich empfunden wird.
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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\begin{bsp}
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\begin{bsp}
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@ -243,7 +249,7 @@ Ich nenne drei besonders relevante Beispiele.
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\]
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\]
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||||||
zwei treue Wirkungen von $G$ auf sich selbst definiert, die
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zwei treue Wirkungen von $G$ auf sich selbst definiert, die
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||||||
\emph{Linksmultiplikation}\index{Linksmultiplikation} und
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\emph{Linksmultiplikation}\index{Linksmultiplikation} und
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||||||
\emph{Rechtsmultiplikation}\index{Rechtsmultiplikation} genannt werden.
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\emph{Rechts\-multiplikation}\index{Rechtsmultiplikation} genannt werden.
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||||||
\end{bsp}
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\end{bsp}
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||||||
\begin{frage}
|
\begin{frage}
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||||||
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@ -312,7 +318,7 @@ der Untergruppen. Die folgende Definition macht das präzise.
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||||||
\begin{achtung}
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\begin{achtung}
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||||||
In Definition~\ref{defn:normalisator} wirkt die Gruppe $G$ auf die Menge
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In Definition~\ref{defn:normalisator} wirkt die Gruppe $G$ auf die Menge
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||||||
\[
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\[
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||||||
M := \bigl\{ \text{Untergruppen von } G \bigr\}
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M := \bigl\{ \text{Untergruppen von } G \bigr\}.
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\]
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\]
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||||||
Die Untergruppe $U$ ist hier ein \emph{Element} der Menge $M$. Also ist
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Die Untergruppe $U$ ist hier ein \emph{Element} der Menge $M$. Also ist
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$\Iso(U)$ gemäß Notation~\ref{not:17.1.5} zu verstehen!
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$\Iso(U)$ gemäß Notation~\ref{not:17.1.5} zu verstehen!
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@ -320,11 +326,11 @@ der Untergruppen. Die folgende Definition macht das präzise.
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||||||
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||||||
\begin{bemerkung}
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\begin{bemerkung}
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||||||
In der Situation aus Definition~\ref{defn:normalisator} ist $N(U)$ stets eine
|
In der Situation aus Definition~\ref{defn:normalisator} ist $N(U)$ stets eine
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||||||
Obergruppe von $U$; wir erhalten also eine Kette von Untergruppen
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Obergruppe von $U$; wir erhalten also eine Kette von Untergruppen $U ⊆ N(U) ⊆
|
||||||
$U ⊆ N(U) ⊆ G$. Überlegen Sie sich, dass die Gruppe $U$ stets eine normale
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G$. Überlegen Sie sich, dass die Gruppe $U$ stets eine normale Untergruppe
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||||||
Untergruppe von $N(U)$ ist. Überlegen Sie sich auch, dass die Untergruppe
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von $N(U)$ ist. Überlegen Sie sich auch, dass die Untergruppe $N(U)$ die
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$N(U)$ die eindeutige, maximale Zwischengruppe mit dieser Eigenschaft ist.
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eindeutige, maximale Zwischengruppe mit dieser Eigenschaft ist. Was meine ich
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||||||
Was meine ich mit ``eindeutig, maximal'' eigentlich ganz genau?
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mit „eindeutig, maximal“ eigentlich ganz genau?
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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@ -362,8 +368,8 @@ Isotropiegruppe. Der folgende Satz quantifiziert das.
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Elemente wie $\Iso(m)$.
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Elemente wie $\Iso(m)$.
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\end{proof}
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\end{proof}
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Wir hatten in Beobachtung~\vref{obs:Index} schon den Begriff des ``Indexes einer
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Wir hatten in Beobachtung~\vref{obs:Index} schon den Begriff des „Indexes einer
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Untergruppe'' eingeführt. Ich wiederhole das noch einmal.
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Untergruppe“ eingeführt. Ich wiederhole das noch einmal.
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||||||
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||||||
\begin{bsp}[Linksmultiplikation und Rechtsnebenklassen]
|
\begin{bsp}[Linksmultiplikation und Rechtsnebenklassen]
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||||||
Sei $G$ eine Gruppe und $U⊂ G$ eine Untergruppe, dann operiert $U$ auf $G$
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Sei $G$ eine Gruppe und $U⊂ G$ eine Untergruppe, dann operiert $U$ auf $G$
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||||||
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@ -412,11 +418,11 @@ bezeichnet.
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||||||
\end{equation*}
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\end{equation*}
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Die Anzahl der Elemente in einer Konjugationsklasse ist stets ein Teiler der
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Die Anzahl der Elemente in einer Konjugationsklasse ist stets ein Teiler der
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||||||
Gruppenordnung $|G|$. Wenn jetzt $h_1, …, h_n∈ G$ ein vollständiges
|
Gruppenordnung $|G|$. Wenn jetzt $h_1, …, h_n∈ G$ ein vollständiges
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||||||
Repräsentantsystem für die Konjugationsklassen in $G$ sind, dann ist $G$ die
|
Repräsentantensystem für die Konjugationsklassen in $G$ sind, dann ist $G$ die
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||||||
disjunkte Vereinigung dieser Konjugationsklassen, und deshalb gilt die
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disjunkte Vereinigung dieser Konjugationsklassen, und deshalb gilt die
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||||||
\emph{Klassengleichung}\index{Klassengleichung}
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\emph{Klassengleichung}\index{Klassengleichung}
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||||||
\begin{equation}\label{eq_Klassengleichung_I}
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\begin{equation}\label{eq_Klassengleichung_I}
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||||||
|G| = \sum_{i=1}^{n} [G : \Zentralisator(h_i)]
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|G| = \sum_{i=1}^{n} [G : \Zentralisator(h_i)].
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||||||
\end{equation}
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\end{equation}
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||||||
Manchmal schreibt man die Klassengleichung auch anders. Dazu beobachte man,
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Manchmal schreibt man die Klassengleichung auch anders. Dazu beobachte man,
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||||||
dass die Elemente des Zentrums $\Zentralisator(G)$ exakt diejenigen Elemente
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dass die Elemente des Zentrums $\Zentralisator(G)$ exakt diejenigen Elemente
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@ -429,7 +435,7 @@ bezeichnet.
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||||||
\section{Restklassengruppen}
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\section{Restklassengruppen}
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``Restklassengruppen'' oder ``Gruppenquotienten'' kennen wir schon lange. Der
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„Restklassengruppen“ oder „Gruppenquotienten“ kennen wir schon lange. Der
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lieben Vollständigkeit halber zähle ich die wesentlichen Eigenschaften noch
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lieben Vollständigkeit halber zähle ich die wesentlichen Eigenschaften noch
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einmal auf. Alle Beweise sollten Ihnen bekannt sein… Wie immer gilt es, eine
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einmal auf. Alle Beweise sollten Ihnen bekannt sein… Wie immer gilt es, eine
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elegante universelle Eigenschaft formulieren.
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elegante universelle Eigenschaft formulieren.
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@ -440,8 +446,8 @@ elegante universelle Eigenschaft formulieren.
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\emph{Gruppenquotient}\index{Gruppenquotient} ist eine Gruppe $Q$ zusammen mit
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\emph{Gruppenquotient}\index{Gruppenquotient} ist eine Gruppe $Q$ zusammen mit
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einem Gruppenmorphismus $q : G → Q$, sodass $\ker q = N$ ist und so, dass
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einem Gruppenmorphismus $q : G → Q$, sodass $\ker q = N$ ist und so, dass
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folgende universelle Eigenschaft gilt. Wenn ein Gruppenmorphismus $α : G → H$
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folgende universelle Eigenschaft gilt. Wenn ein Gruppenmorphismus $α : G → H$
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mit $N ⊂ \ker α$ gegeben ist, dann existiert genau ein Gruppenmorphismus
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mit $N ⊂ \ker α$ gegeben ist, dann existiert genau ein Gruppenmorphismus $β :
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$β : Q → H$, sodass das folgende Diagramm kommutiert,
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Q → H$, sodass das folgende Diagramm kommutiert,
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\[
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\[
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\begin{tikzcd}
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\begin{tikzcd}
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G \ar[r, "q"] \ar[d, equal] & Q \ar[d, "β"] \\
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G \ar[r, "q"] \ar[d, equal] & Q \ar[d, "β"] \\
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@ -618,10 +624,9 @@ der Beantwortung der Frage nach der Konstruierbarkeit des regulären $n$-Ecks
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noch sehr wichtig wird. Die Abbildung, die jeder Zahl $n$ die Anzahl der
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noch sehr wichtig wird. Die Abbildung, die jeder Zahl $n$ die Anzahl der
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primitiven Elemente von $ℤ/(n)$ zuordnet, wird
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primitiven Elemente von $ℤ/(n)$ zuordnet, wird
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Eulersche\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Leonhard_Euler}{Leonhard
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Eulersche\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Leonhard_Euler}{Leonhard
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Euler} (lateinisch Leonhardus Eulerus; * 15. April 1707 in Basel; † 7.
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Euler} (lateinisch Leonhardus Eulerus; * 15.~April 1707 in Basel; † 7.~September
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Septemberjul./ 18. September 1783greg. in Sankt Petersburg) war ein
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1783 in Sankt Petersburg) war ein Schweizer Mathematiker, Physiker, Astronom,
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Schweizer Mathematiker, Physiker, Astronom, Geograph, Logiker und Ingenieur.}
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Geograf, Logiker und Ingenieur.} $φ$-Funktion genannt.
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$φ$-Funktion genannt.
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\begin{defn}[Eulersche $φ$-Funktion]
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\begin{defn}[Eulersche $φ$-Funktion]
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Man nennt die Funktion
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Man nennt die Funktion
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@ -636,18 +641,18 @@ $φ$-Funktion genannt.
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neutralen Element sind alle Elemente primitiv.
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neutralen Element sind alle Elemente primitiv.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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\begin{bsp}[Einheitswurzeln]\label{bsp:ehw}
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\begin{bsp}[Einheitswurzeln]\label{bsp:ehw}%
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Die Menge der $n$-ten Einheitswurzeln,
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Die Menge der $n$.ten Einheitswurzeln,
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\[
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\[
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\Bigl\{ e^{\frac{2π i}{n}· a} \::\: 0≤ a< n\Bigr\} ⊂ ℂ,
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\Bigl\{ e^{\frac{2π i}{n}· a} \::\: 0≤ a< n\Bigr\} ⊂ ℂ,
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\]
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\]
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also die Nullstellen von $x^n-1 ∈ ℂ[n]$ bilden bezüglich der Multiplikation
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also die Nullstellen von $x^n-1 ∈ ℂ[n]$ bilden bezüglich der Multiplikation
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eine zyklische Gruppe der Ordnung $n$. Die primitiven Erzeuger heißen
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eine zyklische Gruppe der Ordnung $n$. Die primitiven Erzeuger heißen
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\emph{primitive Einheitswurzeln}\index{primitive Einheitswurzeln}. Die Gruppe
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\emph{primitive Einheitswurzeln}\index{primitive Einheitswurzeln}. Die Gruppe
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der $n$-ten Einheitswurzeln ist Gruppe der Drehungen des regulären $n$-Ecks.
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der $n$.ten Einheitswurzeln ist Gruppe der Drehungen des regulären $n$-Ecks.
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Die vollständige Symmetriegruppe des $n$-Ecks enthält neben Drehungen noch
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Die vollständige Symmetriegruppe des $n$-Ecks enthält neben Drehungen noch
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Spiegelungen. Man nennt diese Gruppe \emph{Diedergruppe}\index{Diedergruppe}.
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Spiegelungen. Man nennt diese Gruppe \emph{Diedergruppe}\index{Diedergruppe}.
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Die Diedergruppe $D_n$ hat die Ordnung $2· n$ und ist nicht abelsch.
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Die Diedergruppe $D_n$ hat die Ordnung $2·n$ und ist nicht abelsch.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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Der folgende Satz liefert weitere Beispiele.
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Der folgende Satz liefert weitere Beispiele.
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@ -660,10 +665,10 @@ Der folgende Satz liefert weitere Beispiele.
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Vor dem Beweis von Satz~\vref{Satz_Endliche_Mult_Gruppe_also_Zyklisch_S164}
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Vor dem Beweis von Satz~\vref{Satz_Endliche_Mult_Gruppe_also_Zyklisch_S164}
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zuerst zwei kleine Lemmas. Das erste können Sie selbst beweisen.
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zuerst zwei kleine Lemmas. Das erste können Sie selbst beweisen.
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\begin{lemma}\label{Lemma_vor_Ordnung_teilen}
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\begin{lemma}\label{Lemma_vor_Ordnung_teilen}%
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Es sei $G$ eine Gruppe und es seien $g,h∈ G$ zwei Elemente, die
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Es sei $G$ eine Gruppe und es seien $g,h∈ G$ zwei Elemente, die
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kommutieren\footnote{das bedeutet: $g· h= h· g$}. Weiter sei
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kommutieren\footnote{Das bedeutet: $g·h= h·g$.}. Weiter sei $\ggT(\ord g,
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$\ggT(\ord g, \ord h) = 1$. Dann ist $\ord(g· h) = (\ord g)·(\ord h)$. \qed
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\ord h) = 1$. Dann ist $\ord(g· h) = (\ord g)·(\ord h)$. \qed
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\end{lemma}
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\end{lemma}
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\begin{lemma}\label{Lemma_Ordnung_teilen}
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\begin{lemma}\label{Lemma_Ordnung_teilen}
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@ -724,10 +729,10 @@ $R^*$ beweisen.
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Der kleine Satz von
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Der kleine Satz von
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Fermat\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermat}{Pierre de
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Fermat\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermat}{Pierre de
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Fermat} (* in der zweiten Hälfte des Jahres 1607 in Beaumont-de-Lomagne,
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Fermat} (* in der zweiten Hälfte des Jahres 1607 in Beaumont-de-Lomagne, heute
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heute im Département Tarn-et-Garonne; † 12. Januar 1665 in Castres) war ein
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im Département Tarn-et-Garonne; † 12.~Januar 1665 in Castres) war ein
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französischer Mathematiker und Jurist.} ist eine zahlentheoretische Aussage,
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französischer Mathematiker und Jurist.} ist eine zahlentheoretische Aussage, die
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die sich trivial aus dem Gesagten ergibt. Wir halten die Aussage für spätere
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sich trivial aus dem Gesagten ergibt. Wir halten die Aussage für spätere
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Anwendungen noch einmal fest.
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Anwendungen noch einmal fest.
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\begin{satz}[Kleiner Satz von Fermat]\label{satz:kleinerFermat}
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\begin{satz}[Kleiner Satz von Fermat]\label{satz:kleinerFermat}
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@ -736,16 +741,16 @@ Anwendungen noch einmal fest.
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\end{satz}
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\end{satz}
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\begin{proof}
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\begin{proof}
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Falls $a$ ein Vielfaches von $p$ ist, ist die Sache klar. Ansonsten liefert
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Falls $a$ ein Vielfaches von $p$ ist, ist die Sache klar. Ansonsten liefert
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die Restklasse von $a$ ein nicht-verschwindendes Element
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die Restklasse von $a$ ein nicht-verschwindendes Element $\overline{a} ∈ ℤ/(p)
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$\overline{a} ∈ ℤ/(p) = 𝔽_p$, also ein Element der multiplikativen Gruppe
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= 𝔽_p$, also ein Element der multiplikativen Gruppe $𝔽^*_p$, welche $p-1$
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$𝔽^*_p$, welche $p-1$ Elemente hat. Nach
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Elemente hat. Nach Satz~\ref{Satz_Kleiner_Fermatscher_Satz} („Satz von
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Satz~\ref{Satz_Kleiner_Fermatscher_Satz} (``Satz von Lagrange'') ist die
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Lagrange“) ist die Ordnung von $g$, also die Größe der von $g$ erzeugten
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Ordnung von $g$, also die Größe der von $g$ erzeugten Untergruppe, ein Teiler
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Untergruppe, ein Teiler von $|𝔽^*_p| = p-1$. Es gilt also
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von $|𝔽^*_p| = p-1$. Es gilt also $\overline{a}^{p-1} = 1 ∈ 𝔽^*_p$ oder
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$\overline{a}^{p-1} = 1 ∈ 𝔽^*_p$ oder äquivalent $a^p \equiv a
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äquivalent $a^p \equiv a \:\:(\operatorname{mod} p)$.
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\:\:(\operatorname{mod} p)$.
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\end{proof}
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\end{proof}
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\begin{bemerkung}\label{bem:kleinerFermat}
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\begin{bemerkung}\label{bem:kleinerFermat}%
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Bei Anwendungen von Satz~\ref{satz:kleinerFermat} verwendet man häufig die
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Bei Anwendungen von Satz~\ref{satz:kleinerFermat} verwendet man häufig die
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äquivalenten Formulierungen $a^{p-1} \equiv 1 \:\:(\operatorname{mod} p)$ oder
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äquivalenten Formulierungen $a^{p-1} \equiv 1 \:\:(\operatorname{mod} p)$ oder
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$p|(a^{p-1}-1)$.
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$p|(a^{p-1}-1)$.
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