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Stefan Kebekus 2024-01-12 14:14:56 +01:00
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@ -23,7 +23,7 @@ Begriffe
Gruppe -- Ringe -- Körper -- Körpererweiterungen
\end{quote}
ein, beweisen ganz viele komplizierte Sätze und überraschen dann gegen Ende mit
einigen unerwarteten Anwendungen. Mögen Sie solche Vorlesungen? Ich nicht. Ich
einigen unerwarteten Anwendungen. Mögen Sie solche Vorlesungen? Ich nicht. Ich
habe langwierigen Lernstoff nie gemocht und konnte mich als Student nur schwer
motivieren, Definitionen auswendig zu lernen die nicht gut motiviert waren. Das
ist doch langweilig!
@ -123,7 +123,7 @@ zu illustrieren, dass das 5-Eck auf jeden Fall schwer zu berechnen ist!
$s$ mit $d = n·s$ und $a = m·s$, wobei $n$ und $m$ natürliche Zahlen sind.
Die Vorüberlegung zeigt aber, dass
\begin{equation*}
d-a=\underbrace{(n-m)}_{^+}·s
d-a=\underbrace{(n-m)}_{}·s
\end{equation*}
die Kantenlänge eines kleineren $5$-Ecks ist, das eine Sekante der Länge $a$
hat. Wir haben also, dass auch $a-(d-a)=2a-d$ ein Vielfaches von $s$ ist.
@ -270,7 +270,7 @@ zurückgeführt, wie die Unterkörper von $$ aussehen, und wie Unterkörper
ineinander enthalten sein können.
\begin{satz}[Mengen von konstruierbaren Punkten sind Unterkörper]\label{satz:1-2-9}%
Es sei $M ⊂ $ eine Teilmenge, die die Zahlen $0$ und $1$ enthält. Dann ist
Es sei $M ⊂ $ eine Teilmenge, die die Zahlen $0$ und $1$ enthält. Dann ist
$\Kons(M)$ ein Unterkörper von $$.
\end{satz}
\begin{proof}[Beweis durch Übungsaufgabe]

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@ -301,7 +301,7 @@ Untergruppe; ich werde das hier nicht wiederholen.
\begin{defn}[Schiefkörper, Körper]
Ein Ring $(R, +, ·)$ heißt \emph{Schiefkörper}\index{Schiefkörper}, wenn $R$
nicht der Nullring ist und alle Elemente außer der $0$ invertierbar sind, wenn
also $R^* = R \{0\}$ gilt. Ein Schiefkörper heißt
also $R^* = R \{0\}$ gilt. Ein Schiefkörper heißt
\emph{Körper}\index{Körper}, wenn $R$ zusätzlich noch kommutativ ist.
\end{defn}

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@ -34,7 +34,7 @@ einmal ein wenig Sprache fällig.
\begin{warnung}[Polynome und Funktionen]
In der Situation von Definition~\ref{def:3-0-2} kann ich jedem Polynom eine
Funktion $K → K$ zuweisen, Polynome sind aber etwas anderes als Funktionen! Im
Funktion $K → K$ zuweisen, Polynome sind aber etwas anderes als Funktionen! Im
Falle wo $K = 𝔽_p$ ein endlicher Körper ist, gibt es zwar unendlich viele
Polynome (zum Beispiel $x$, $$, $$, …) aber nur endlich viele Abbildungen
von $K$ nach $K$!
@ -79,7 +79,7 @@ Folgende.
Freiburger Mathematiker Ferdinand
Lindemann\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Ferdinand_von_Lindemann}{Carl
Louis Ferdinand Lindemann}, ab 1918 Ritter von Lindemann (* 12.~April 1852 in
Hannover; † 6.~März 1939 in München) war ein deutscher Mathematiker. Lindemann
Hannover; † 6.~März 1939 in München) war ein deutscher Mathematiker. Lindemann
hatte die Idee für den Transzendenzbeweis bei einem Spaziergang auf dem
Lorettoberg.} bewies im Jahr 1882 in der berühmten Arbeit \cite{MR1510165},
dass die Zahl $π$ transzendent ist.
@ -139,7 +139,7 @@ enthält.
\section{Das Minimalpolynom}
Es sei $L/K$ eine Körpererweiterung und es sei $a ∈ L$ algebraisch über $K$. Per
Es sei $L/K$ eine Körpererweiterung und es sei $a ∈ L$ algebraisch über $K$. Per
Definition gibt es dann ein Polynom $f ∈ K[x]$ welches $a$ als Nullstelle hat.
Natürlich ist $f$ kein bisschen eindeutig -- man multipliziere $f$ mit
irgendeinem anderen Polynom und erhalte ein neues Polynom (größeren Grades), das
@ -290,7 +290,7 @@ Oberkörpern. Die Frage ist, wie sich die Erweiterungsgrade verhalten.
\begin{satz}[Gradformel]\label{satz:3-6-1}%
\index{Gradformel für Körpererweiterungen}Es sei $K ⊆ L ⊆ M$ eine Kette von
Körpererweiterungen. Dann gilt\footnote{Wir verwenden die Konvention $∞·∞ =$
Körpererweiterungen. Dann gilt\footnote{Wir verwenden die Konvention $∞·∞ =$
und $∞·n =$, falls $n$ eine positive ganze Zahl ist.} die Gleichung
\[
[M:K] = [M:L]·[L:K].
@ -313,7 +313,7 @@ Oberkörpern. Die Frage ist, wie sich die Erweiterungsgrade verhalten.
\begin{kor}[Adjunktion von Quadratwurzeln]\label{kor:ajQ}%
Es sei $K$ ein Körper, in dem das Element $2 := 1+1$ ungleich $0$ ist (zum
Beispiel $K = \bQ$). Weiter sei $L/K$ eine Körpererweiterung von Grad zwei.
Beispiel $K = $). Weiter sei $L/K$ eine Körpererweiterung von Grad zwei.
Dann entsteht $L$ aus $K$ durch Adjunktion einer Quadratwurzel. Genauer: es
gibt Elemente $a ∈ L$ und $b ∈ K$, sodass Folgendes gilt.
\begin{itemize}

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@ -184,7 +184,7 @@ bombastischer Sprache die Phrase „unterscheidet sich nur um ein Vorzeichnen“
Wir beweisen die Richtung \ref{Satz_assoziiert_2}$$\ref{Satz_assoziiert_1}.
Wegen $ε· r = s$ gilt $r|s$. Multiplikation mit $ε^{-1}$ liefert $r =
ε^{-1}·s$, also gilt $s|r$. Wir beweisen als Nächstes die Richtung
\ref{Satz_assoziiert_1}$$\ref{Satz_assoziiert_2}. Nach Annahme existieren
\ref{Satz_assoziiert_1}$$\ref{Satz_assoziiert_2}. Nach Annahme existieren
$u,v∈ R$ mit
\begin{equation*}
u· r=s \quad\text{und}\quad v· s=r.
@ -361,7 +361,7 @@ wichtig.
\begin{definition}[Primelemente eines Ringes]
Es sei $R$ ein kommutativer Integritätsring. Ein Element $p ∈ R$ heißt
\emph{prim}\index{Primelement eines Ringes}, wenn $p$ keine Einheit ist,
$p \neq 0$ gilt und wenn für alle $a,b ∈ R$ mit $p|(a·b)$ schon folgt, dass
$p 0$ gilt und wenn für alle $a,b ∈ R$ mit $p|(a·b)$ schon folgt, dass
$p|a$ oder $p|b$ gilt.
\end{definition}
@ -667,8 +667,8 @@ ohne die Primfaktorzerlegung explizit zu kennen.
$f,g∈ K[x]$ gegeben. Dann betrachte die Kette von Gleichungen, die man durch
Division mit Rest bekommt
\begin{align}
f(x) &= q_1(x)· g(x)+r_1(x)&&\text{mit }\deg r_1 < \deg g\label{eq:Euklid_1}\\
g(x) &= q_2(x)·r_1(x)+r_2(x)&&\text{mit }\deg r_2 < \deg r_1\label{eq:Euklid_2}\\
f(x) &= q_1(x)· g(x)+r_1(x)&&\text{mit }\deg r_1 < \deg g\label{eq:Euklid_1}\\
g(x) &= q_2(x)·r_1(x)+r_2(x)&&\text{mit }\deg r_2 < \deg r_1\label{eq:Euklid_2}\\
r_1(x)&= q_3(x)·r_2(x)+r_3(x)&&\text{mit }\deg r_3 < \deg r_2 \\
r_2(x)&= q_4(x)·r_3(x)+r_4(x)&&\text{mit }\deg r_4 < \deg r_3 \\
r_3(x)&= q_5(x)·r_4(x)+r_5(x)&&\text{mit }\deg r_5 < \deg r_4 \\

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@ -91,7 +91,7 @@ den Anfängervorlesungen.
\end{equation*}
\end{erinnerung}
\begin{proof}
Die rechte Seite der Gleichung ist ein Polynom $R(x) \in K[x]$ vom Grad $\deg
Die rechte Seite der Gleichung ist ein Polynom $R(x) K[x]$ vom Grad $\deg
R = n$, sodass für alle Indices $i$ gilt:
\[
R(a_i) = f(a_i)·\prod_{\genfrac{}{}{0pt}{}{j=0…n}{j≠i}}\frac{a_i-a_j}{a_i-a_j}=f(a_i).
@ -241,8 +241,8 @@ folgenden Weisen.
f = x^{p-1}+x^{p-2}+ ⋯ + x+1 ∈ [x].
\]
Auf $f$ kann man das Eisenstein-Kriterium nicht direkt anwenden. Wir wollen
den Substitutionsmorphismus $\varphi : \bZ[x] \to \bZ[x]$, $x \mapsto x+1$
anwenden. Es ist
den Substitutionsmorphismus $\varphi : [x][x]$, $x ↦ x+1$
anwenden. Es ist
\[
\varphi(f) = (x+1)^{p-1}+(x+1)^{p-2}+ ⋯ + (x+1)+1 ∈ [x],
\]
@ -260,7 +260,7 @@ folgenden Weisen.
\intertext{Ein Vergleich der beiden Seiten zeigt dann}
\varphi(f) & = \sum_{ν=1}^{p}\binom{p}{ν}x^{ν-1}.
\end{align*}
Das ist ein Eisenstein-Polynom in $\bZ[x]$, denn es gilt Folgendes.
Das ist ein Eisenstein-Polynom in $[x]$, denn es gilt Folgendes.
\begin{itemize}
\item Für alle Zahlen $1ν < p$ gilt $p|\binom{p}{ν}$.
@ -269,7 +269,7 @@ folgenden Weisen.
\item Es ist $\binom{p}{p}=1$, sodass der ggT der Koeffizienten ganz sicher
gleich eins ist.
\end{itemize}
Also sind $\varphi(f)$ und $f$ in $\bZ[x]$ jeweils irreduzibel. Nach
Also sind $\varphi(f)$ und $f$ in $[x]$ jeweils irreduzibel. Nach
Satz~\ref{satz:Irreduzibilitaetssatz_Gaus} („Irreduzibilitätskriterium von
Gauß“) sind $\varphi(f)$ und $f$ dann auch im Polynomring
$[x]$ irreduzibel.

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@ -149,7 +149,7 @@ Die technisch korrekte Definition eines Ideals ist jetzt die folgende.
\]
wobei $f_i ∈ K[x_1, …, x_n]$ irgendwelche Polynome sind. Man nennt ein
solches $V$ manchmal \emph{algebraische Varietät}\index{algebraische
Varietät}. Abbildung~\ref{fig:node} zeigt ein Beispiel. Im Internet finden
Varietät}. Abbildung~\ref{fig:node} zeigt ein Beispiel. Im Internet finden
Sie \href{https://imaginary.org/gallery/surfer-gallery-by-bianca-violet}{hier}
und \href{https://imaginary.org/gallery/oliver-labs}{hier} noch weitere schöne
Beispiele.
@ -217,7 +217,7 @@ Ideale sind die, die mithilfe eines einzigen Erzeugers definiert werden können.
\end{defn}
\begin{beobachtung}[Hauptideale und Teilbarkeit]
Gegeben sei ein Integritätsring $R$. Weiter seien $a_1, a_2 ∈ R$. Dann gilt
Gegeben sei ein Integritätsring $R$. Weiter seien $a_1, a_2 ∈ R$. Dann gilt
offensichtlich
\begin{align*}
(a_1) ⊂ (a_2) & ⇔ a_2| a_1 \\
@ -235,7 +235,7 @@ Ideale sind die, die mithilfe eines einzigen Erzeugers definiert werden können.
\[
I = (a_1, …, a_n) = (b_1, …, b_m),
\]
immer gleiche Mächtigkeit haben. Das geht schon im Ring $\bZ$ der ganzen
immer gleiche Mächtigkeit haben. Das geht schon im Ring $$ der ganzen
Zahlen schief, dort ist $(1) = (2,3)$. Falls sie vorhatten, die „Dimension“
eines Ideals zu definieren -- \foreignlanguage{english}{Nice try}!
\end{warnung}

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@ -185,7 +185,7 @@ Bilder von Idealen sind zumindest dann Ideale, wenn der Morphismus surjektiv ist
--- dies ist zum Beispiel bei der Quotientenabbildung der Fall.
\begin{satz}[Urbilder von Idealen]
Es sei $\varphi : R → S$ ein Morphismus von kommutativen Ringen mit Eins. Wenn
Es sei $\varphi : R → S$ ein Morphismus von kommutativen Ringen mit Eins. Wenn
$I⊂ S$ ein Ideal ist, dann ist die Urbildmenge $\varphi^{-1}(I)$ ein Ideal in
$R$. Ist $\varphi$ zusätzlich surjektiv, dann ist die Zuordnung
\begin{equation*}
@ -255,7 +255,7 @@ Formulierung verwendet Notation~\ref{not:xx}.
Die Diskussion in Abschnitt~\ref{sec:10-3} wirft die Frage auf, wann ein
Restklassenring der Form $K[x]/(f)$ eigentlich ein Körper ist. Etwas
bescheidener: Wann ist ein Restklassenring $R/I$ nullteilerfrei? Für den Ring
$$ haben wir die Antwort in der Vorlesung „Lineare Algebra“ kennengelernt. Der
$$ haben wir die Antwort in der Vorlesung „Lineare Algebra“ kennengelernt. Der
Ring $/(m)$ ist genau dann nullteilerfrei, wenn er ein Körper ist, und dies ist
genau dann der Fall, wenn $m$ eine Primzahl ist. Also müssen wir statt
„Primzahl“ jetzt den Begriff des „Primideals“ einführen.

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@ -18,12 +18,12 @@ und $$ vom höheren Standpunkt aus verstehen. Warum ist die Erweiterung $
so wichtig? Wenn ich statt $$ einen anderen Körper betrachte (zum Beispiel
$𝔽_p(X)$), welcher Körper würde dann die Rolle von $$ spielen?
Die Antwort kommt aus der Vorlesung „Analysis“ oder „Funktionentheorie“. Dort
Die Antwort kommt aus der Vorlesung „Analysis“ oder „Funktionentheorie“. Dort
beweist man mit analytischen Methoden, dass jedes Polynom $f ∈ [x]$ eine
komplexe Nullstelle besitzt -- und auch jedes komplexe Polynom $f ∈ [x]$
besitzt eine komplexe Nullstelle. Das führt dazu, dass jedes Polynom in $[x]$
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.
\begin{frage}
@ -158,7 +158,7 @@ Lemmas}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Max_August_Zorn}{Max August
Zorn} (* 6.~Juni 1906 in Krefeld; † 9.~März 1993 in Bloomington, Indiana, USA)
war ein US-amerikanischer Professor der Mathematik deutscher Abstammung.}
zeigen, dass diese naive Idee tatsächlich trägt. Weil das Semester in diesem
Jahr deutlich kürzer ist, muss an dieser Stelle auf einen Beweis verzichten. Der
Jahr deutlich kürzer ist, muss an dieser Stelle auf einen Beweis verzichten. Der
folgende Satz ist als Satz von
Steinitz\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Ernst_Steinitz}{Ernst
Steinitz} (* 13.~Juni 1871 in Laurahütte, Oberschlesien; † 29.~September 1928 in

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@ -32,7 +32,7 @@ Der folgende Satz fasst die ersten Eigenschaften von Zerfällungskörpern
zusammen.
\begin{satz}\label{satz:13-0-3}%
Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein nicht-konstantes Polynom. Dann
Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein nicht-konstantes Polynom. Dann
gilt Folgendes.
\begin{enumerate}
\item Das Polynom $f$ besitzt einen Zerfällungskörper.
@ -53,7 +53,7 @@ schon beim algebraischen Abschluss wird deshalb häufig von „dem“
Zerfällungskörper gesprochen.
\begin{bemerkung}[Kochrezept: Zerfällungskörper]
Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein nicht-konstantes Polynom. Wenn
Es sei $K$ ein Körper und es sei $f ∈ K[x]$ ein nicht-konstantes Polynom. Wenn
ein algebraischer abgeschlossener Oberkörper $L/K$ gegeben ist, dann zeigt der
Beweis von Satz~\ref{satz:13-0-3} wie man an einen Zerfällungskörper kommt.
Man muss für das Polynom $f ∈ L[x]$ „lediglich“ die Nullstellen $a_1, …, a_n$
@ -141,7 +141,7 @@ das wohl am besten in Termen endlicher Gruppen beantwortet werden sollte.
& = \sum β_{i_1,…,i_n}·\varphi(a_1)^{i_1}\varphi(a_n)^{i_n}. && \text{$\varphi$ ist $K$-Morphismus und $β_• ∈ K$.}
\end{align*}
Wir erkennen: Der $K$-Morphismus $\varphi: L → L$ ist eindeutig dadurch
festgelegt, wohin er die endlich vielen Elemente $a_1$, …, $a_n$ abbildet! Die
festgelegt, wohin er die endlich vielen Elemente $a_1$, …, $a_n$ abbildet! Die
Abbildung \eqref{eq:jtzrtt} ist also injektiv, und wir können die
„Symmetriegruppe“ von $L/K$, also die Gruppe der $K$-Isomorphismen von $L$ als
Untergruppe einer endlichen Permutationsgruppe auffassen.

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@ -124,7 +124,7 @@ bestimmen. Was war noch einmal die Ordnung?
\begin{equation*}
f(a) = f'(a) = ⋯ = f^{(m-1)}(a) = 0
\end{equation*}
ist. Wenn $R$ ein Körper der Charakteristik $0$ ist, also insbesondere $m!
ist. Wenn $R$ ein Körper der Charakteristik $0$ ist, also insbesondere $m!
0 ∈ R$ ist, dann ist $f^{(m)}(a) ≠ 0$, wenn $a$ eine $m$-fache Nullstelle von
$f$ ist. Wir haben aber schon in Bemerkung~\ref{bem:14-1-3} gesehen, dass man
über beliebigen Körpern die Nullstellenordnung so nicht bestimmen kann!
@ -146,7 +146,7 @@ diese Abbildung \textbf{linear} ist!
\begin{defn}[Charakeristik eines Ringes]
Es sei $R$ ein kommutativer Ring mit Eins. Die
\emph{Charakteristik}\index{Charakteristik!eines Ringes} von $R$ ist die
kleinste natürliche Zahl $n ∈ ^+$, sodass die $n$-fache Summe des
kleinste natürliche Zahl $n ∈ $, sodass die $n$-fache Summe des
Einselements gleich dem Nullelement wird, also
\[
\underbrace{1 + 1 + ⋯ + 1}_{n } =0.
@ -220,7 +220,7 @@ werden.
\item\label{Satz_aequivalent_zu_inseparabel_Aussage_3} Die Charakteristik von
$K$ ist eine Primzahl $p>0$, es existiert ein irreduzibles und separables
Polynom $g ∈ K[x]$ und eine Zahl $e ∈ ^+$, sodass
Polynom $g ∈ K[x]$ und eine Zahl $e ∈ $, sodass
\begin{equation*}
f(x) = g \Bigl( x^{(p^e)} \Bigr)
\end{equation*}
@ -410,7 +410,7 @@ Körpererweiterung“ in ganz ähnlicher Form schon kennen.
\end{kor}
\begin{proof}
Wir wissen schon, dass $M/K$ algebraisch ist. Sei also $a ∈ M$ irgendein
Element. Wir müssen zeigen, dass $a$ separabel über $K$ ist. Betrachte dazu
Element. Wir müssen zeigen, dass $a$ separabel über $K$ ist. Betrachte dazu
das Minimalpolynom von $a$ über dem Zwischenkörper $L$,
\begin{equation*}
f = a_0+a_1· x+\dots +a_{n-1}·x^{n-1}+x^n ∈ L[x].

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@ -134,7 +134,7 @@ Begriffsbildungen rund um dieses Konzept. Ich beschränke mich hier auf die
Wesentlichsten.
\begin{defn}[Bahn und Fixpunkt]
Es sei $α : G M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
Es sei $α : G M → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
sei ein Element $m ∈ M$ gegeben. Die Menge $G· m := \{g· m\::\: g∈ G\}$ wird
\emph{Bahn}\index{Bahn} oder \emph{Orbit}\index{Orbit} von $G$ durch $m$
genannt. Falls $G·m = \{m\}$ ist, dann nennt man $m$ einen \emph{Fixpunkt}
@ -184,10 +184,10 @@ gleich für Untermengen statt für Punkte.
\begin{defn}[Isotropie und Stabilisator]\label{def:ius}%
Es sei $α : GM → M$ die Wirkung einer Gruppe $G$ auf einer Menge $M$. Weiter
sei $N ⊆ M$ eine Teilmenge. Gegeben ein Element $g \in G$, so schreiben wir
sei $N ⊆ M$ eine Teilmenge. Gegeben ein Element $g G$, so schreiben wir
kurz
\[
g·N := \{ g·n \::\: n \in N \}.
g·N := \{ g·n \::\: n N \}.
\]
\begin{itemize}
@ -329,7 +329,7 @@ der Untergruppen. Die folgende Definition macht das präzise.
Obergruppe von $U$; wir erhalten also eine Kette von Untergruppen $U ⊆ N(U)
G$. Überlegen Sie sich, dass die Gruppe $U$ stets eine normale Untergruppe
von $N(U)$ ist. Überlegen Sie sich auch, dass die Untergruppe $N(U)$ die
eindeutige, maximale Zwischengruppe mit dieser Eigenschaft ist. Was meine ich
eindeutige, maximale Zwischengruppe mit dieser Eigenschaft ist. Was meine ich
mit „eindeutig, maximal“ eigentlich ganz genau?
\end{bemerkung}
@ -508,7 +508,7 @@ eindeutig sind bis auf kanonische Isomorphie, falls sie überhaupt existieren.
\begin{equation*}
(u_1· n_1)· (u_2· n_2) ∈ U· N
\end{equation*}
gilt. Wir wissen, dass $N$ normal ist. Also ist
gilt. Wir wissen, dass $N$ normal ist. Also ist
$\widetilde{n_1} := u_2^{-1} n_1u_2 ∈ N$ und es gilt
$n_1u_2=u_2\widetilde{n_1}$. Demnach ist
\begin{equation*}
@ -546,7 +546,7 @@ Dank Beobachtung~\ref{beo:xx} ergeben die folgenden Sätze Sinn.
Die Diskussion in diesem Kapitel ist recht ähnlich zur Diskussion des
Primkörpers eines Körpers. Die vielleicht einfachste Gruppe ist $(,+)$. Die
Untergruppen von $$ sind leicht zu bestimmen. Wenn nämlich $U ⊂ $ eine
Untergruppe ist, dann ist für alle $n∈^+$ und für alle $u ∈ U$
Untergruppe ist, dann ist für alle $n∈$ und für alle $u ∈ U$
\begin{equation*}
n·u=\underbrace{u+\dots+u}_{n}∈ U.
\end{equation*}

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@ -25,9 +25,9 @@ Arbeiten zur Gruppentheorie verfasste.} diese Frage ausführlich beantworten.
Die zentrale Beobachtung, auf der der ganze Inhalt dieses Kapitels aufbaut, ist
die folgende.
\begin{lemma}[Zentrales Schlüssellemma]\label{lem:zsl}
Es sei $G$ eine Gruppe der Ordnung $p^m$, die auf einer endlichen Menge $M$
operiert. Weiter sei
\begin{lemma}[Zentrales Schlüssellemma]\label{lem:zsl}%
Es sei $n ∈ $ und es sei $p$ eine Primzahl. Weiter sei $G$ eine Gruppe
der Ordnung $p^m$, die auf einer endlichen Menge $M$ operiert. Weiter sei
\begin{equation*}
M_0 = \{ m ∈ M \::\: \forall g ∈ G: g· m = m \}
\end{equation*}
@ -99,8 +99,9 @@ besonders einfach zu sein, deren Ordnung möglichst wenige Teiler besitzen. Die
folgende Definition beschreibt den Extremfall.
\begin{definition}[$p$-Gruppe]
Eine Gruppe $G$ heißt \emph{$p$-Gruppe}\index{p-Gruppe=$p$-Gruppe}, wenn die
Ordnung jedes Elements eine Potenz von $p$ ist.
Es sei $p$ eine Primzahl. Eine Gruppe $G$ heißt
\emph{$p$-Gruppe}\index{p-Gruppe=$p$-Gruppe}, wenn die Ordnung jedes Elements
eine Potenz von $p$ ist.
\end{definition}
\begin{satz}[An der Gruppenordnung sollt ihr sie erkennen]
@ -185,7 +186,7 @@ besonders gut.
\end{align*}
Also ist
\[
[N(U):U] = |M_0| \overset{\text{Satz~\ref{lem:zsl}}}{\equiv} |M| = [G:U]. \qedhere
[N(U):U] = |M_0| \overset{\text{Satz~\ref{lem:zsl}}}{\equiv} |M| = [G:U]. \qedhere
\]
\end{proof}
@ -377,7 +378,7 @@ können also nur die folgenden Ordnungen haben.
also $s_2=1$ oder $s_2=3$. Wir wissen nach dem Satz~\ref{Satz_Sylow_Eins}
(„Erster Sylow-Satz“), dass jedes Element der Ordnung 1, 2 oder 4 in einer
2-Sylowuntergruppe enthalten ist. Tabelle~\vref{fig:ks4} zeigt, dass es 16
solche Elemente gibt. Allerdings hat eine 2-Sylowuntergruppe nur 8 Elemente.
solche Elemente gibt. Allerdings hat eine 2-Sylowuntergruppe nur 8 Elemente.
Also ist $s_2 = 3$.
\item[Ordnung 6:] Es ist im Moment unklar, ob eine solche Untergruppe existiert.

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@ -355,7 +355,7 @@ Konstruktionsprojekt:
\end{quotation}
Im Gegensatz zur „Zeit“ sahen die Göttinger Kollegen Hermes' Bemühungen damals
recht kritisch: „Ich rechne ja auch nicht die binomische Formel für alle Werte
bis 10.000.000 nach.“ Dennoch empfehle ich den Besuch. Bewundern Sie die
bis 10.000.000 nach.“ Dennoch empfehle ich den Besuch. Bewundern Sie die
feinen Konstruktionen und die enorme handwerkliche Qualität. Suhlen Sie sich in
der Aura der Sinnlosigkeit. Beenden Sie Ihren Besuch, indem Sie sich die
historische Sammlung mathematischer Modelle anschauen.
@ -364,7 +364,7 @@ historische Sammlung mathematischer Modelle anschauen.
Finden Sie heraus, warum das weltberühmte
\foreignlanguage{english}{\emph{Mathematical Sciences Research Institute}} in
Berkeley, Kalifornien die Adresse „\foreignlanguage{english}{17 Gauss Way}
hat, obwohl das MSRI der einzige Gebäudekomplex in der Straße ist. Fahren Sie
hat, obwohl das MSRI der einzige Gebäudekomplex in der Straße ist. Fahren Sie
hin und schauen Sie sich die Tafel am Eingang an. Oder lesen Sie
\href{https://www.msri.org/people/staff/levy/files/17gon/poster1.pdf}{hier}.
\end{aufgabe}

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@ -28,7 +28,7 @@ Reziprozitätsgesetzes durch Euler und der Beweis durch Gauß (erschienen 1801 i
den
\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Disquisitiones_Arithmeticae}{Disquisitiones
Arithmeticae}, er hatte aber bereits 1796 einen Beweis) waren die Ausgangspunkte
der Entwicklung der modernen Zahlentheorie.“ Tatsächlich handelt es sich um
der Entwicklung der modernen Zahlentheorie.“ Tatsächlich handelt es sich um
einen sehr tiefen Satz der viele Mathematiker inspirierte, von dem wir hier aber
nur die Oberfläche ankratzen. Schauen Sie einmal in das Buch der
Beweise\footnote{Sie können das Buch im Uni-Netz

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@ -8,7 +8,7 @@
Im 18.~Jahrhundert war Seefahrt gefährlich. Sehr gefährlich. Zwar pendelten um
1704 jährlich mehr als 300 Schiffe zwischen England und den „West Indies“, es
kam aber durch Fehlnavigation regelmäßig zu verheerenden Katastrophen. Unzählige
kam aber durch Fehlnavigation regelmäßig zu verheerenden Katastrophen. Unzählige
Schiffe verirrten sich auf dem Meer und die Besatzung verhungerte, verdurstete
oder starb an qualvoll an Skorbut. Andere Schiffe fuhren auf Felsriffe oder
gerieten versehentlich in feindliches Territorium.
@ -83,7 +83,7 @@ Algebra-Ausbildung.
\begin{itemize}
\item Zwei Mengen der gleichen, endlichen Größe stehen zueinander in Bijektion.
Die Bijektion ist aber nicht kanonisch. Das Maß für die Abweichung von
„kanonisch“ ist die Menge der Bijektionen, also die Permutationsgruppe. Diese
„kanonisch“ ist die Menge der Bijektionen, also die Permutationsgruppe. Diese
spielt in fast jeder Vorlesung eine Rolle.
\item In der linearen Algebra haben wir gelernt, dass zwei Vektorräume der
@ -97,7 +97,7 @@ Algebra-Ausbildung.
In dieser Vorlesung haben wir dasselbe Problem: die universelle Eigenschaft des
algebraischen Abschlusses, Satz~\vref{Satz_K_Morphismus_Fortsetzung}, ist
schwach. Zwei algebraische Abschlüsse, genau wie zwei Zerfällungskörper ein und
desselben Polynoms, sind zueinander isomorph, aber nicht kanonisch isomorph. Das
desselben Polynoms, sind zueinander isomorph, aber nicht kanonisch isomorph. Das
Maß für die Abweichung von „kanonisch“ ist die Menge der Symmetrien, die in
diesem Fall als Galoisgruppe bezeichnet wird. Die Erkenntnis, das die
Galoisgruppe das Versagen der universelle Eigenschaft misst und das durch ihr
@ -139,7 +139,7 @@ Wenn Sie ein Lehrbuch zum Thema „Gewöhnliche Differenzialgleichungen“ in di
Hand nehmen, finden Sie ein wenig Theorie (Satz von Picard-Lindelöf,
Konsequenzen aus der Eindeutigkeit der Lösung, Lebensdauer von Lösungen, …) und
viele, viele Rechenrezepte, mit denen man spezielle Differenzialgleichungen
löst. In der Anfängervorlesung haben Sie das vielleicht schon beim Verfahren
löst. In der Anfängervorlesung haben Sie das vielleicht schon beim Verfahren
\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Variation_der_Konstanten}{Variation der
Konstanten} gesehen: gegeben ist die Differenzialgleichung
\begin{equation}\label{eq:ssa}

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