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Stefan Kebekus 2023-11-02 11:00:47 +01:00
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@ -151,3 +151,19 @@ Foliaten
Koeffizientenschemata Koeffizientenschemata
Gauss Gauss
MSRI MSRI
Galoissche
Bourg-la-Reine
quadratfreie
Évariste
Galoisschen
Galoiserweiterungen
Konjugation
galoiskonjugierten
Nichtkonstruierbarkeitsbeweisen
Nichtkonstruierbarkeitsbeweise
Fixkörper
Artin
Automorphismengruppe
Frobeniusmorphismus
Fixkörperkonstruktion
Äquivalenzklassen

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@ -58,3 +58,9 @@
{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QFür jede Zahl \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q gilt die Gleichung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Die Aussage über \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist trivial.\\E$"} {"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QFür jede Zahl \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q gilt die Gleichung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q Die Aussage über \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q ist trivial.\\E$"}
{"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QAußerdem sind linke und rechte Seite von Gleichung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q normiert.\\E$"} {"rule":"GERMAN_WORD_REPEAT_BEGINNING_RULE","sentence":"^\\QAußerdem sind linke und rechte Seite von Gleichung \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q normiert.\\E$"}
{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QPrimzahlen der Form \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q heißen Fermatsche PrimzahlenIm August 1640 vermutete Fermat, dass alle Zahlen dieser Form (die später nach ihm benannt wurden) Primzahlen seien.\\E$"} {"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QPrimzahlen der Form \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q heißen Fermatsche PrimzahlenIm August 1640 vermutete Fermat, dass alle Zahlen dieser Form (die später nach ihm benannt wurden) Primzahlen seien.\\E$"}
{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\Q?.\\E$"}
{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWorum geht es?.\\E$"}
{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QHatten Sie sich gewundert, warum SAGE eckige Klammern verwendet und den Körper „\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q adjungiert \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q“ mit QQ[sqrt(5)] bezeichnet?\\E$"}
{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWohin geht die Reise?.\\E$"}
{"rule":"UPPERCASE_SENTENCE_START","sentence":"^\\Qund Mult.\\E$"}
{"rule":"UPPERCASE_SENTENCE_START","sentence":"^\\Qquadratfrei = kein Primteiler tritt doppelt auf\\E$"}

32
05.tex
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@ -101,9 +101,9 @@ verhält sich der Grad gut.
\end{proof} \end{proof}
\begin{kor} \begin{kor}
Ist $R$ ein kommutativer Integritätsring und ist $n ∈ $, dann ist auch Ist $R$ ein kommutativer Integritätsring und ist $n ∈ $, dann ist auch der
$R[x_1, …, x_n]$ ein kommutativer Integritätsring. Für die Gruppe der Polynomring $R[x_1, …, x_n]$ ein kommutativer Integritätsring. Für die Gruppe
Einheiten gilt der Einheiten gilt
\begin{equation*} \begin{equation*}
R[x_1, …, x_n]^* = R^*, R[x_1, …, x_n]^* = R^*,
\end{equation*} \end{equation*}
@ -112,9 +112,9 @@ verhält sich der Grad gut.
\end{kor} \end{kor}
\begin{proof} \begin{proof}
Die erste Aussage folgt mit Induktion aus Satz~\vref{Satz_Polynom_Grad}. Die Die erste Aussage folgt mit Induktion aus Satz~\vref{Satz_Polynom_Grad}. Die
zweite Aussage folgt ebenfalls mit Induktion, sobald wir zeigen, dass zweite Aussage folgt ebenfalls mit Induktion, sobald wir zeigen, dass $R[x]^*
$R[x]^* = R^*$ ist. Sei also $p ∈ R[x]^*$. Das bedeutet per Definition: es = R^*$ ist. Sei also $p ∈ R[x]^*$. Das bedeutet per Definition: Es existiert
existiert ein Polynom $q$ mit $p·q = 1$. Dann folgt aber ein Polynom $q$ mit $p·q = 1$. Dann folgt aber
\[ \[
\deg p ≤ \deg p + \deg q = \deg (p·q) = \deg 1 = 0. \deg p ≤ \deg p + \deg q = \deg (p·q) = \deg 1 = 0.
\] \]
@ -310,10 +310,10 @@ Alexandria} war ein griechischer Mathematiker, der wahrscheinlich im
3.~Jahrhundert v.~Chr.~in Alexandria gelebt hat.} zurück. Der Beweis, den wir 3.~Jahrhundert v.~Chr.~in Alexandria gelebt hat.} zurück. Der Beweis, den wir
hier vorstellen, ist genial-elegant-modern und von Emmy hier vorstellen, ist genial-elegant-modern und von Emmy
Noether\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether}{Amalie Emmy Noether\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether}{Amalie Emmy
Noether} (Emmy war der Rufname; geb.~am 23.~März 1882 in Erlangen; gest.~am Noether} (Emmy war der Rufname; * 23.~März 1882 in Erlangen; † 14.~April 1935 in
14.~April 1935 in Bryn Mawr, Pennsylvania) war eine deutsche Mathematikerin, die Bryn Mawr, Pennsylvania) war eine deutsche Mathematikerin, die grundlegende
grundlegende Beiträge zur abstrakten Algebra und zur theoretischen Physik Beiträge zur abstrakten Algebra und zur theoretischen Physik lieferte.
lieferte. Insbesondere hat Noether die Theorie der Ringe, Körper und Algebren Insbesondere hat Noether die Theorie der Ringe, Körper und Algebren
revolutioniert. Das nach ihr benannte Noether-Theorem gibt die Verbindung revolutioniert. Das nach ihr benannte Noether-Theorem gibt die Verbindung
zwischen Symmetrien von physikalischen Naturgesetzen und Erhaltungsgrößen an.}. zwischen Symmetrien von physikalischen Naturgesetzen und Erhaltungsgrößen an.}.
Die Beweismethode ist heute als „Noethersche Induktion“ bekannt. Die Beweismethode ist heute als „Noethersche Induktion“ bekannt.
@ -374,7 +374,7 @@ wichtig.
\item\label{Satz_Prim_3} $p$ und $q$ sind prim und $p|q$ $$ \item\label{Satz_Prim_3} $p$ und $q$ sind prim und $p|q$ $$
$p \sim q$. $p \sim q$.
\item\label{Satz_Prim_4} $p$ ist prim und $p|(a_1 ⋯ a_n)$ \item\label{Satz_Prim_4} $p$ ist prim und $p|(a_1 ⋯ a_n)$
$$ Es existiert ein $i$ mit $p|a_i$. $$ es existiert ein $i$ mit $p|a_i$.
\end{enumerate} \end{enumerate}
\end{satz} \end{satz}
\begin{proof} \begin{proof}
@ -609,7 +609,7 @@ weiteres auf Ringe.
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Es ist $r|v$ und $s|v$. \item Es ist $r|v$ und $s|v$.
\item Für alle $t ∈ R$ gilt:, $r|t$ und $s|t$ impliziert $v|t$. \item Für alle $t ∈ R$ gilt: $r|t$ und $s|t$ impliziert $v|t$.
\end{itemize} \end{itemize}
Man schreibt in dieser Situation oft $v = \kgV(r,s)$\index{kgV}. Man schreibt in dieser Situation oft $v = \kgV(r,s)$\index{kgV}.
\end{defn} \end{defn}
@ -620,11 +620,11 @@ weiteres auf Ringe.
\end{definition} \end{definition}
\begin{warnung} \begin{warnung}
Obwohl man oft von ``dem größten gemeinsamen Teiler'' spricht, ist der größte Obwohl man oft von „dem größten gemeinsamen Teiler“ spricht, ist der größte
gemeinsame Teiler nicht eindeutig! Wenn $g$ ein größter gemeinsame Teiler ist gemeinsame Teiler nicht eindeutig! Wenn $g$ ein größter gemeinsame Teiler ist
und $ε ∈ R^*$, dann ist auch $ε·g$ ein größter und $ε ∈ R^*$, dann ist auch $ε·g$ ein größter gemeinsame Teiler! Mit unserer
gemeinsame Teiler! Mit unserer Definition ist sowohl $3 = \ggT(6,9)$ als auch Definition ist sowohl $3 = \ggT(6,9)$ als auch $-3 = \ggT(6,9)$. Dito für
$-3 = \ggT(6,9)$. Dito für $\kgV$. $\kgV$.
\end{warnung} \end{warnung}
\begin{warnung} \begin{warnung}

4
07.tex
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@ -163,7 +163,7 @@ Wikipedia} gibt\index{Eisenstein-Kriterium}.
\begin{notation} \begin{notation}
Ein Polynom, das die Bedingung von Satz~\ref{Satz_Eisenstein_Kriterium} Ein Polynom, das die Bedingung von Satz~\ref{Satz_Eisenstein_Kriterium}
erfüllt, nennt man \emph{Eisenstein-Polynom}\index{Eisenstein-Polynom}. erfüllt, nennt man \emph{Eisen\-stein-Polynom}\index{Eisenstein-Polynom}.
\end{notation} \end{notation}
\begin{bsp} \begin{bsp}
@ -183,7 +183,7 @@ Wikipedia} gibt\index{Eisenstein-Kriterium}.
x_1^m+g(x_2, …, x_n) ∈ R[x_1, …, x_n] x_1^m+g(x_2, …, x_n) ∈ R[x_1, …, x_n]
\end{equation*} \end{equation*}
über einem faktoriellen Ring $R$ ist sicher dann irreduzibel, wenn $g(x_2, …, über einem faktoriellen Ring $R$ ist sicher dann irreduzibel, wenn $g(x_2, …,
x_n)R[x_2, …, x_n]$ irreduzibel ist. x_n)$ als Element von $R[x_2, …, x_n]$ irreduzibel ist.
\end{bsp} \end{bsp}

2
09.tex
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@ -4,7 +4,7 @@
\chapter{Ideale} \chapter{Ideale}
\label{chapt:09} \label{chapt:09}
\section{Wohin geht die Reise} \section{Wohin geht die Reise?}
Ich hatte schon am Ende des letzten Abschnittes geschrieben: um die Frage nach Ich hatte schon am Ende des letzten Abschnittes geschrieben: um die Frage nach
der Konstruierbarkeit des regelmäßigen $n$-Ecks vollständig entscheiden zu der Konstruierbarkeit des regelmäßigen $n$-Ecks vollständig entscheiden zu

4
10.tex
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@ -233,8 +233,8 @@ Bilder von Idealen sind zumindest dann Ideale, wenn der Morphismus surjektiv ist
\end{kor} \end{kor}
\begin{bsp} \begin{bsp}
Es sei $K$ ein Körper, es sei $I ⊆ K[x_1, …, x_n]$ ein Ideal. Dann ist Es sei $K$ ein Körper, es sei $I ⊆ K[x_1, …, x_n]$ ein Ideal. Dann ist der
$K[x_1, …, x_n]/I$ noethersch. Quotientenring $K[x_1, …, x_n]/I$ noethersch.
\end{bsp} \end{bsp}
Der folgende Satz ist wieder eine Konsequenz der universellen Eigenschaft. Die Der folgende Satz ist wieder eine Konsequenz der universellen Eigenschaft. Die

2
12.tex
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@ -23,7 +23,7 @@ beweist man mit analytischen Methoden, dass jedes Polynom $f ∈ [x]$ eine
komplexe Nullstelle besitzt -- und auch jedes komplexe Polynom $f ∈ [x]$ komplexe Nullstelle besitzt -- und auch jedes komplexe Polynom $f ∈ [x]$
besitzt eine komplexe Nullstelle. Das führt dazu, dass jedes Polynom in $[x]$ besitzt eine komplexe Nullstelle. Das führt dazu, dass jedes Polynom in $[x]$
als Produkt von linearen Polynome geschrieben werden kann. Man sagt: „Die als Produkt von linearen Polynome geschrieben werden kann. Man sagt: „Die
komplexen Zahlen sind algebraisch abgeschlossen.“. Wir werden später sehen, was komplexen Zahlen sind algebraisch abgeschlossen.“ Wir werden später sehen, was
diese Eigenschaft mit Symmetrie zu tun hat. diese Eigenschaft mit Symmetrie zu tun hat.
\begin{frage} \begin{frage}

12
13.tex
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@ -49,7 +49,7 @@ zusammen.
\end{proof} \end{proof}
Zerfällungskörper sind also eindeutig bis auf nicht-kanonische Isomorphie. Wie Zerfällungskörper sind also eindeutig bis auf nicht-kanonische Isomorphie. Wie
schon beim algebraischen Abschluss wird deshalb häufig von ``dem'' schon beim algebraischen Abschluss wird deshalb häufig von „dem“
Zerfällungskörper gesprochen. Zerfällungskörper gesprochen.
\begin{bemerkung}[Kochrezept: Zerfällungskörper] \begin{bemerkung}[Kochrezept: Zerfällungskörper]
@ -250,13 +250,13 @@ auch noch einmal Fußnote~\vref{foot:sage} an.
\end{itemize} \end{itemize}
\end{kor} \end{kor}
\begin{proof} \begin{proof}
Induktion nach $n$ und der Korollar~\vref{kor:TdA} (``Transitivität der Induktion nach $n$ und der Korollar~\vref{kor:TdA} (Transitivität der
Algebraizität''). Algebraizität).
\end{proof} \end{proof}
\begin{bemerkung} \begin{bemerkung}[Endlichkeit ist wichtig]
Für beliebige Körpererweiterungen $L/K$ und beliebige Teilmengen Für beliebige Körpererweiterungen $L/K$ und beliebige Teilmengen $(a_λ)_{λ∈Λ}
$(a_λ)_{λ∈Λ} ⊂ L$ ist die Äquivalenz ⊂ L$ ist die Äquivalenz
\begin{equation*} \begin{equation*}
K\bigl( (a_λ)_{λ∈Λ} \bigr) = K\bigr[ (a_λ)_{λ∈Λ} \bigr] \quad\quad\text{alle $a_λ$ sind algebraisch} K\bigl( (a_λ)_{λ∈Λ} \bigr) = K\bigr[ (a_λ)_{λ∈Λ} \bigr] \quad\quad\text{alle $a_λ$ sind algebraisch}
\end{equation*} \end{equation*}

80
15.tex
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@ -10,10 +10,10 @@
seit der Vorlesung 10 hin gearbeitet habe: die Symmetriegruppe von seit der Vorlesung 10 hin gearbeitet habe: die Symmetriegruppe von
Körpererweiterungen, auch bekannt als Körpererweiterungen, auch bekannt als
Galois\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Evariste_Galois}{Évariste Galois\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Evariste_Galois}{Évariste
Galois} (* 25. Oktober 1811 in Bourg-la-Reine; † 31. Mai 1832 in Paris) Galois} (* 25.~Oktober 1811 in Bourg-la-Reine; † 31.~Mai 1832 in Paris) war ein
war ein französischer Mathematiker. Er starb im Alter von nur 20 Jahren bei französischer Mathematiker. Er starb im Alter von nur 20 Jahren bei einem
einem Duell, erlangte allerdings durch seine Arbeiten zur Lösung algebraischer Duell, erlangte allerdings durch seine Arbeiten zur Lösung algebraischer
Gleichungen, der sogenannten Galoistheorie, postum Anerkennung.}-Gruppe. Die Gleichungen, der sogenannten Galoistheorie, postum Anerkennung.}-Gruppe. Die
folgende Definition haben wir informell schon an mehreren Stellen diskutiert. folgende Definition haben wir informell schon an mehreren Stellen diskutiert.
\begin{defn}[Galoisgruppe einer Körpererweiterung] \begin{defn}[Galoisgruppe einer Körpererweiterung]
@ -28,32 +28,32 @@ folgende Definition haben wir informell schon an mehreren Stellen diskutiert.
\begin{defn}[Galoisgruppe eines Polynoms] \begin{defn}[Galoisgruppe eines Polynoms]
Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein Polynom. Weiter sei $L$ der Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein Polynom. Weiter sei $L$ der
Zerfällungskörper von $f$ über $K$. Dann wird die Galoisgruppe der Zerfällungskörper von $f$ über $K$. Dann wird die Galoisgruppe der
Körpererweiterung $L/K$ oft auch mit $\Gal(f)$ notiert und als ``Galoisgruppe Körpererweiterung $L/K$ oft auch mit $\Gal(f)$ notiert und als Galoisgruppe
von $f$'' bezeichnet.\index{Galoisgruppe!eines Polynoms} von $f$ bezeichnet.\index{Galoisgruppe!eines Polynoms}
\end{defn} \end{defn}
Eine wichtige Aufgabe der Algebra, Algebra-Klausur und der mündlichen Eine wichtige Aufgabe der Algebra, Algebra-Klausur und der mündlichen
Algebra-Prüfung ist es, die Galois-Gruppe einer gegebenen Körpererweiterung zu Algebra-Prüfung ist es, die Galoisgruppe einer gegebenen Körpererweiterung zu
beschreiben. Dabei bedeutet ``beschreiben'' mindestens, das man die Anzahl der beschreiben. Dabei bedeutet „beschreiben“ mindestens, das man die Anzahl der
Elemente angeben kann. Besser ist es, Erzeuger und Relationen der Gruppe Elemente angeben kann. Besser ist es, Erzeuger und Relationen der Gruppe
anzugeben. Noch besser ist es, die Gruppe mit einer bekannten Gruppe, etwa der anzugeben. Noch besser ist es, die Gruppe mit einer bekannten Gruppe, etwa der
\href{https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN516762672}{Symmetriegruppe eines \href{https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN516762672}{Symmetriegruppe eines
schicken platonischen Körpers}, zu identifizieren. Die allererste Beobachtung schicken platonischen Körpers}, zu identifizieren. Die allererste Beobachtung
ist, dass die Gruppe in vielen relevanten Fällen zumindest endlich ist. Wir ist, dass die Gruppe in vielen relevanten Fällen zumindest endlich ist. Wir
können sogar eine Abschätzung für die Größe der Gruppe angeben und die Größe in können sogar eine Abschätzung für die Größe der Gruppe angeben und die Größe in
einigen Fällen sogar exakt bestimmen. einigen Fällen sogar exakt bestimmen.
\begin{beobachtung}[Größenabschätzung für die Galoisgruppe]\label{beob:gg} \begin{beobachtung}[Größenabschätzung für die Galoisgruppe]\label{beob:gg}%
Wenn $L/K$ eine endliche Körpererweiterung ist, $n := [L:K]$, dann zeigt Wenn $L/K$ eine endliche Körpererweiterung ist, $n := [L:K]$, dann zeigt
Satz~\vref{Satz_K_Morphismus_Fortsetzung} (``Universelle Eigenschaft des Satz~\vref{Satz_K_Morphismus_Fortsetzung} (Universelle Eigenschaft des
algebraischen Abschluss'') zusammen mit Satz~\ref{Satz_11_10}, dass es algebraischen Abschluss) zusammen mit Satz~\ref{Satz_11_10}, dass es
höchstens $n$ verschiedene $K$-Morphismen $L → L$ gibt. Also ist höchstens $n$ verschiedene $K$-Morphismen $L → L$ gibt. Also ist $|\Gal(L/K)|
$|\Gal(L/K)| ≤ n$. ≤ n$.
\end{beobachtung} \end{beobachtung}
\begin{beobachtung} \begin{beobachtung}[Einfache Erweiterungen]
Wenn $L/K$ eine einfache\footnote{Definition~\vref{def:einfach}: einfach = es Wenn $L/K$ eine einfache\footnote{Definition~\vref{def:einfach}: einfach = es
gibt eine Element $a ∈ L$, sodass die Gleichung $L=K(a)$ gilt.} gibt eine Element $a ∈ L$, sodass die Gleichung $L=K(a)$ gilt.}
Körpererweiterung ist, dann zeigt Körpererweiterung ist, dann zeigt
Lemma~\ref{Lemma_Nullstellenanzahl_gleich_anzahl_der_Fortsetzungen}, dass Lemma~\ref{Lemma_Nullstellenanzahl_gleich_anzahl_der_Fortsetzungen}, dass
$|\Gal(L/K)|$ exakt die Anzahl der Nullstellen ist, die das Minimalpolynom von $|\Gal(L/K)|$ exakt die Anzahl der Nullstellen ist, die das Minimalpolynom von
@ -70,7 +70,7 @@ einigen Fällen sogar exakt bestimmen.
\end{equation*} \end{equation*}
Also hat $\Gal(L/K)$ genau zwei Elemente. Wir wissen auch schon, welche. Ein Also hat $\Gal(L/K)$ genau zwei Elemente. Wir wissen auch schon, welche. Ein
Element ist die Identität; diese bildet $a$ auf $a$ ab. Das andere Element Element ist die Identität; diese bildet $a$ auf $a$ ab. Das andere Element
heißt ``Konjugation''; dies ist der eindeutige $$-Automorphismus von $L$, der heißt „Konjugation“; dies ist der eindeutige $$-Automorphismus von $L$, der
$a$ auf $-a$ abbildet. $a$ auf $-a$ abbildet.
\end{bsp} \end{bsp}
@ -107,9 +107,9 @@ einigen Fällen sogar exakt bestimmen.
\section{Normale Körpererweiterungen} \section{Normale Körpererweiterungen}
Wir interessieren uns besonders für Körpererweiterungen, die maximal viele Wir interessieren uns besonders für Körpererweiterungen, die maximal viele
Automorphismen besitzen; diese werden wir in Kürze ``Galoisch'' nennen. Ich muss Automorphismen besitzen; diese werden wir in Kürze „Galoisch“ nennen. Ich muss
aber erst noch kurz den folgenden Begriff einführen, der den Begriff des aber erst noch kurz den folgenden Begriff einführen, der den Begriff des
``Zerfällungskörpers'' verallgemeinert; wir hatten ja schon gesehen, wie wichtig „Zerfällungskörpers“ verallgemeinert; wir hatten ja schon gesehen, wie wichtig
Zerfällungskörper in der Diskussion von Symmetrien sind. Zerfällungskörper in der Diskussion von Symmetrien sind.
\begin{defn}[Normale Körpererweiterung]\label{def:normal} \begin{defn}[Normale Körpererweiterung]\label{def:normal}
@ -158,14 +158,13 @@ charakterisieren.
dann ist auch $L/Z$ normal. \qed dann ist auch $L/Z$ normal. \qed
\end{kor} \end{kor}
Für endliche Körpererweiterungen ist der Begriff ``normal'' weniger Für endliche Körpererweiterungen ist der Begriff „normal“ weniger geheimnisvoll,
geheimnisvoll, als es auf den ersten Blick vielleicht scheint: in diesem Kontext als es auf den ersten Blick vielleicht scheint: in diesem Kontext bedeutet
bedeutet ``normal'' nichts anderes als ``Zerfällungskörper eines geeigneten „normal“ nichts anderes als „Zerfällungskörper eines geeigneten Polynoms“.
Polynoms''.
\begin{satz}\label{satz:x1} \begin{satz}\label{satz:x1}
Eine endliche Körpererweiterung $L/K$ ist genau dann normal, wenn $L$ der Eine endliche Körpererweiterung $L/K$ ist genau dann normal, wenn $L$ der
Zerfällungskörper eines Polynomes $f ∈ K[x]$ ist. Zerfällungskörper eines Polynoms $f ∈ K[x]$ ist.
\end{satz} \end{satz}
\begin{proof}[Beweis ``$$''] \begin{proof}[Beweis ``$$'']
Angenommen, $L/K$ ist endlich und normal. Dann gibt es per Annahme endlich Angenommen, $L/K$ ist endlich und normal. Dann gibt es per Annahme endlich
@ -180,10 +179,10 @@ Polynoms''.
Satz~\ref{satz:h4} gesehen, dass $L$ normal ist. Satz~\ref{satz:h4} gesehen, dass $L$ normal ist.
\end{proof} \end{proof}
Eine wesentliches Fakt zu normalen Erweiterungen ist, dass sich jede Ein wesentlicher Fakt zu normalen Erweiterungen ist, dass sich jede
Körpererweiterung immer zu einer normalen Körpererweiterung vergrößern lässt. Körpererweiterung immer zu einer normalen Körpererweiterung vergrößern lässt.
Der folgende Satz sagt, dass es unter all diesen Vergrößerungen eine kleinste Der folgende Satz sagt, dass es unter all diesen Vergrößerungen eine kleinste
gibt, die sogar eindeutig ist. Dabei bedeutet ``eindeutig'' wie meistens in gibt, die sogar eindeutig ist. Dabei bedeutet „eindeutig“ wie meistens in
dieser Vorlesung: eindeutig bis auf nicht-kanonische Isomorphie. dieser Vorlesung: eindeutig bis auf nicht-kanonische Isomorphie.
\begin{satzdef}[Normale Hülle einer Körpererweiterung] \begin{satzdef}[Normale Hülle einer Körpererweiterung]
@ -209,13 +208,12 @@ dieser Vorlesung: eindeutig bis auf nicht-kanonische Isomorphie.
\section{Galoissche Körpererweiterungen} \section{Galoissche Körpererweiterungen}
Ich sagte es schon: Die besten Körpererweiterung sind die, die maximal viele Ich sagte es schon: Die besten Körpererweiterungen sind die, die maximal viele
Symmetrien (=Automorphismen) haben. Dabei bedeutet ``maximal'' nach Symmetrien (=Automorphismen) haben. Dabei bedeutet „maximal“ nach
Beobachtung~\ref{beob:gg}: die Anzahl der Automorphismen ist gleich dem Beobachtung~\ref{beob:gg}: Die Anzahl der Automorphismen ist gleich dem
Erweiterungsgrad. Diese Körpererweiterungen werden zu Ehren von Évariste Galois Erweiterungsgrad. Diese Körpererweiterungen werden zu Ehren von Évariste Galois
die ``Galoischen'' Körpererweiterungen genannt. Das Studium dieser die „Galoisschen“ Körpererweiterungen genannt. Das Studium dieser Erweiterungen
Erweiterungen und ihrer Symmetriegruppe wird heute mit ``Galois-Theorie'' und ihrer Symmetriegruppe wird heute mit „Galoistheorie“ bezeichnet.
bezeichnet.
\begin{satzdef}[Galoische Körpererweiterungen] \begin{satzdef}[Galoische Körpererweiterungen]
Es sei $L/K$ eine endliche Körpererweiterung. Dann sind folgende Aussagen Es sei $L/K$ eine endliche Körpererweiterung. Dann sind folgende Aussagen
@ -250,14 +248,14 @@ bezeichnet.
Polynomen aus $K[x]$. Polynomen aus $K[x]$.
\end{bsp} \end{bsp}
\begin{bsp}\label{bsp:c-r} \begin{bsp}[Einfachstes Beispiel]\label{bsp:c-r}
Die einfachste aller Galoiserweiterungen ist $/$. Die Galoisgruppe ist Die einfachste aller Galoiserweiterungen ist $/$. Die Galoisgruppe ist
$\Gal(/) = \{ \Id, \text{Konjugation} \}$. $\Gal(/) = \{ \Id, \text{Konjugation} \}$.
\end{bsp} \end{bsp}
\begin{bsp}\label{Markierung_fuer_Beweis_Hauptsatz_Galois_Aussage_1_1} \begin{bsp}\label{Markierung_fuer_Beweis_Hauptsatz_Galois_Aussage_1_1}%
Wenn $L/K$ eine Galoiserweiterung ist und $K ⊆ Z ⊆ L$ ein Zwischenkörper, dann Wenn $L/K$ eine Galoiserweiterung ist und $K ⊆ Z ⊆ L$ ein Zwischenkörper, dann
ist auch $L/Z$ Galoisch. Das folgt zum Beispiel so: der Körper $L$ ist nach ist auch $L/Z$ Galoisch. Das folgt zum Beispiel so: Der Körper $L$ ist nach
Punkt~\ref{DefSatz_aequivalent_endliche_Koerpererweiterung_2} der Punkt~\ref{DefSatz_aequivalent_endliche_Koerpererweiterung_2} der
Zerfällungskörper eines separablen Polynoms $f ∈ K[x]$. Dann ist $L$ aber Zerfällungskörper eines separablen Polynoms $f ∈ K[x]$. Dann ist $L$ aber
auch der Zerfällungskörper von $f ∈ Z[x]$. Die Galoisgruppe $\Gal(L/Z)$ ist auch der Zerfällungskörper von $f ∈ Z[x]$. Die Galoisgruppe $\Gal(L/Z)$ ist
@ -274,8 +272,8 @@ Galoisgruppe eines Polynoms jetzt schon folgendes sagen.
\begin{lem} \begin{lem}
Es sei $K$ ein Körper und es sei $L$ der Zerfällungskörper eines separablen Es sei $K$ ein Körper und es sei $L$ der Zerfällungskörper eines separablen
Polynoms $f ∈ K[x]$ vom Grad $n$. Die Nullstellen von $f$ in $L$ seien Polynoms $f ∈ K[x]$ vom Grad $n$. Die Nullstellen von $f$ in $L$ seien $a_1,
$a_1, …, a_n$. Dann gilt Folgendes. …, a_n$. Dann gilt Folgendes.
\begin{enumerate} \begin{enumerate}
\item\label{il:y1} Jedes Gruppenelement $σ\Gal(f)$ permutiert die \item\label{il:y1} Jedes Gruppenelement $σ\Gal(f)$ permutiert die
Nullstellen $a_1, …, a_n$. Ein Gruppenelement $σ$ ist durch diese Nullstellen $a_1, …, a_n$. Ein Gruppenelement $σ$ ist durch diese
@ -283,7 +281,7 @@ Galoisgruppe eines Polynoms jetzt schon folgendes sagen.
Untergruppe der Gruppe $S_n$ der Permutationen der Menge $\{a_1, …, a_n\}$ Untergruppe der Gruppe $S_n$ der Permutationen der Menge $\{a_1, …, a_n\}$
auffassen. Insbesondere gilt auffassen. Insbesondere gilt
\begin{equation*} \begin{equation*}
|\Gal(f)| ≤ |S_n| = n! |\Gal(f)| ≤ |S_n| = n!.
\end{equation*} \end{equation*}
\item\label{il:y2} Die Nullstellen der irreduziblen Faktoren von $f$ werden \item\label{il:y2} Die Nullstellen der irreduziblen Faktoren von $f$ werden
@ -303,7 +301,7 @@ Galoisgruppe eines Polynoms jetzt schon folgendes sagen.
(wo?). Die anderen Aussagen beweise ich im \video{17-1}. (wo?). Die anderen Aussagen beweise ich im \video{17-1}.
\end{proof} \end{proof}
Das Wort ``Konjugation'' aus Beispiel~\vref{bsp:c-r} wird in der Literatur auch Das Wort „Konjugation“ aus Beispiel~\vref{bsp:c-r} wird in der Literatur auch
allgemeiner für beliebige Galoiserweiterungen verwendet. allgemeiner für beliebige Galoiserweiterungen verwendet.
\begin{defn}[Konjungierte Elemente] \begin{defn}[Konjungierte Elemente]
@ -316,11 +314,11 @@ allgemeiner für beliebige Galoiserweiterungen verwendet.
\emph{galoiskonjugierten}\index{galoiskonjugierte Elemente} von $a$. \emph{galoiskonjugierten}\index{galoiskonjugierte Elemente} von $a$.
\end{defn} \end{defn}
\begin{bsp}\label{bsp:x-2} \begin{bsp}\label{bsp:x-2}%
Wir setzen das Beispiel~\vref{bsp:x-1} fort. Dort haben wir schon gesehen, Wir setzen das Beispiel~\vref{bsp:x-1} fort. Dort haben wir schon gesehen,
dass $(\sqrt[3]{2})/$ nicht Galoisch ist. Der Zerfällungskörper des dass $(\sqrt[3]{2})/$ nicht Galoisch ist. Der Zerfällungskörper des
Polynoms $f =-2[x]$ ist nämlich\footnote{Preisfrage: warum bezeichne Polynoms $f =-2[x]$ ist nämlich\footnote{Preisfrage: warum bezeichne
ich den Zerfällungskörper mit dem Symbol ``$N$''?} ich den Zerfällungskörper mit dem Symbol „$N$?}
\[ \[
N = \bigl(a, ξ·a, ξ²·a\bigr). N = \bigl(a, ξ·a, ξ²·a\bigr).
\] \]

24
16.tex
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@ -15,7 +15,7 @@ wohl ebenfalls eine Zweierpotenz sein muss.
Ich in diesem Skript immer wieder geschrieben, dass für schwierigere Ich in diesem Skript immer wieder geschrieben, dass für schwierigere
Nichtkonstruierbarkeitsbeweise eine einfache Betrachtung von Erweiterungsgraden Nichtkonstruierbarkeitsbeweise eine einfache Betrachtung von Erweiterungsgraden
nicht reicht, und das wir Symmetrien betrachten müssen. Inzwischen ist klar, nicht reicht, und das wir Symmetrien betrachten müssen. Inzwischen ist klar,
dass ich mit ``Symmetrie'' die Galoisgruppe meine. Jetzt ist es an der Zeit zu dass ich mit „Symmetrie“ die Galoisgruppe meine. Jetzt ist es an der Zeit zu
sagen, wie Symmetrien genutzt werden können, um Ketten von Körpererweiterungen sagen, wie Symmetrien genutzt werden können, um Ketten von Körpererweiterungen
zu untersuchen. Am Ende werden wir sehen, dass die relevanten zu untersuchen. Am Ende werden wir sehen, dass die relevanten
Körpererweiterungen für Konstruktionsprobleme nicht nur Grad $2^n$ über $$ Körpererweiterungen für Konstruktionsprobleme nicht nur Grad $2^n$ über $$
@ -24,7 +24,7 @@ Unterkörper, die von konstruierbaren Punkten kommen, müssen dann ebenfalls rec
speziell sein. speziell sein.
\begin{bemerkung} \begin{bemerkung}
Der Hauptsatz der Galoistheorie wird ``Hauptsatz der Galoistheorie'' genannt, Der Hauptsatz der Galoistheorie wird „Hauptsatz der Galoistheorie“ genannt,
weil er in der Theorie der Galoiserweiterungen eine zentrale Rolle einnimmt. weil er in der Theorie der Galoiserweiterungen eine zentrale Rolle einnimmt.
Es ist vielleicht eine gute Idee, diesen Satz ernst zu nehmen. Es ist vielleicht eine gute Idee, diesen Satz ernst zu nehmen.
\end{bemerkung} \end{bemerkung}
@ -49,10 +49,10 @@ ist eine Hausaufgabe.
\end{satzdef} \end{satzdef}
Der folgende Satz von Emil Der folgende Satz von Emil
Artin\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emil_Artin}{Emil Artin} (* 3. Artin\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Emil_Artin}{Emil Artin} (*
März 1898 in Wien; † 20. Dezember 1962 in Hamburg) war ein österreichischer 3.~März 1898 in Wien; † 20.~Dezember 1962 in Hamburg) war ein österreichischer
Mathematiker und einer der führenden Algebraiker des 20. Mathematiker und einer der führenden Algebraiker des
Jahrhunderts.}\footnote{Emil Artin $\not =$ Michael Artin} sagt, dass 20.~Jahrhunderts.}\footnote{Emil Artin $\not =$ Michael Artin} sagt, dass
Fixkörper stets Beispiele für Galoiserweiterungen liefern. Fixkörper stets Beispiele für Galoiserweiterungen liefern.
\begin{satz}[Satz von Emil Artin]\label{Theorem_von_E_Artin} \begin{satz}[Satz von Emil Artin]\label{Theorem_von_E_Artin}
@ -65,13 +65,13 @@ Fixkörper stets Beispiele für Galoiserweiterungen liefern.
Der Beweis des Satzes von Emil Artin ist nicht trivial. Wir geben einen Beweis Der Beweis des Satzes von Emil Artin ist nicht trivial. Wir geben einen Beweis
im Abschnitt~\vref{ssec:16-3}, müssen als Vorbereitung aber zuerst die lineare im Abschnitt~\vref{ssec:16-3}, müssen als Vorbereitung aber zuerst die lineare
Unabhängigkeit von Charakteren beweisen. Wahrscheinlich muss ich auch noch Unabhängigkeit von Charakteren beweisen. Wahrscheinlich muss ich auch noch
erklären, was ein ``Charakter'' eigentlich ist. erklären, was ein „Charakter“ eigentlich ist.
\subsection{Die lineare Unabhängigkeit von Charakteren} \subsection{Die lineare Unabhängigkeit von Charakteren}
Um eine gegebene Gruppe $H$ zu verstehen, kann man untersuchen, welche Um eine gegebene Gruppe $H$ zu verstehen, kann man untersuchen, welche
Gruppenmorphism der Form $H → L^*$ es gibt, wobei $L^*$ die multiplikative Gruppenmorphismen der Form $H → L^*$ es gibt, wobei $L^*$ die multiplikative
Gruppe eines Körpers $L$ sein soll. Leute, die viel mit Gruppen arbeiten, Gruppe eines Körpers $L$ sein soll. Leute, die viel mit Gruppen arbeiten,
meinen, dass solche Abbildungen die Gruppe charakterisieren. Ich finde diese meinen, dass solche Abbildungen die Gruppe charakterisieren. Ich finde diese
Wortwahl nicht sehr überzeugend, aber mich fragt ja keiner. Wortwahl nicht sehr überzeugend, aber mich fragt ja keiner.
@ -274,12 +274,12 @@ und folgende Zwischenkörper von $N/$,
\begin{tikzcd}[column sep=tiny] \begin{tikzcd}[column sep=tiny]
& & \ar[dll, hook] \ar[dl, hook] \ar[dr, hook] \ar[drr, hook] \\ & & \ar[dll, hook] \ar[dl, hook] \ar[dr, hook] \ar[drr, hook] \\
(a_3) \ar[drr, hook] & (a_2) \ar[dr, hook] & & (a_1) \ar[dl, hook]& \bigl(\sqrt3·i\bigr) \ar[dll, hook]\\ (a_3) \ar[drr, hook] & (a_2) \ar[dr, hook] & & (a_1) \ar[dl, hook]& \bigl(\sqrt3·i\bigr) \ar[dll, hook]\\
& & N & & N.
\end{tikzcd} \end{tikzcd}
\] \]
Diese Behauptung wirft die Frage auf, wieso der Fixkörper der Gruppe Diese Behauptung wirft die Frage auf, wieso der Fixkörper der Gruppe $\{\Id,
$\{\Id, (123), (132)\}$ gleich $\bigl(\sqrt3·i\bigr)$ sein sollte. Sie haben (123), (132)\}$ gleich $\bigl(\sqrt3·i\bigr)$ sein sollte. Sie haben sich
sich vermutlich schon in Beispiel~\ref{bsp:x-2} gefragt, wieso die komplexe Zahl vermutlich schon in Beispiel~\ref{bsp:x-2} gefragt, wieso die komplexe Zahl
$\sqrt3·i$ überhaupt in $N$ liegt. Dann haben Sie nachgerechnet und konnten $\sqrt3·i$ überhaupt in $N$ liegt. Dann haben Sie nachgerechnet und konnten
$\sqrt3·i$ mithilfe der $a_1$, $a_2$ und $a_3$ ausdrücken. Schauen Sie sich $\sqrt3·i$ mithilfe der $a_1$, $a_2$ und $a_3$ ausdrücken. Schauen Sie sich
diesen Ausdruck einmal ganz scharf an. Wenn Sie nicht weiterkommen, sprechen diesen Ausdruck einmal ganz scharf an. Wenn Sie nicht weiterkommen, sprechen