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8b71e79852
commit
543b5b514b
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@ -18,3 +18,26 @@ Einspolynom
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reduzibel
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reduzibel
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Clebsch
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Clebsch
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Hammurabi-Dynastie
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Hammurabi-Dynastie
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Plimpton
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Clebsche
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Parametrisierbarkeit
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Beaumont-de-Lomagne
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Castres
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Département
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Tarn-et-Garonne
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Wiles
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FRS
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Taniyama-Shimura-Vermutung
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Fermatsche
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Singh
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Faltings
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adischen
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Quotientenringe
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Einsetzungsmorphismus
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Syzygien
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Syzygienmodul
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wegheben
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Endlichkeitseigenschaften
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Bagnols-sur-Cèze
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Ganzheitsgleichung
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Erzeugendensystem
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@ -1,3 +1,5 @@
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{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QWenn Sie als Hausaufgabe nachrechnen sollen, dass ein gegebenes Polynom \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q irreduzibel ist, dann werden wir den Output von „isIrreducible(\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q)“ aber nicht akzeptieren.\\E$"}
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{"rule":"GERMAN_SPELLER_RULE","sentence":"^\\QWenn Sie als Hausaufgabe nachrechnen sollen, dass ein gegebenes Polynom \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q irreduzibel ist, dann werden wir den Output von „isIrreducible(\\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q)“ aber nicht akzeptieren.\\E$"}
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{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWorum geht es in dieser Vorlesung?.\\E$"}
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{"rule":"DOPPELTE_SATZZEICHEN","sentence":"^\\QWorum geht es in dieser Vorlesung?.\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QWikipedia schreibt: Rationale Parametrisierung des Kreises Pythagoreische Tripel finden sich bereits auf babylonischen Tontafeln, die in die Zeit der Hammurabi-Dynastie datiert werden (1829 bis 1530 v. Chr.).\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QWikipedia schreibt: Rationale Parametrisierung des Kreises Pythagoreische Tripel finden sich bereits auf babylonischen Tontafeln, die in die Zeit der Hammurabi-Dynastie datiert werden (1829 bis 1530 v. Chr.).\\E$"}
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{"rule":"DE_CASE","sentence":"^\\QWikipedia schreibt: Zahlreiche teils romantische, teils dramatische, aber auch tragische Episoden dieser Geschichte haben [den Großen Satz von Fermat] weit über den Kreis der Mathematiker hinaus populär gemacht.\\E$"}
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{"rule":"KLEINSCHREIBUNG_KEIN_NAME","sentence":"^\\QDer Beweis von Satz \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q verwendet die \\E(?:Dummy|Ina|Jimmy-)[0-9]+\\Q, die sie aus der Vorlesung „Lineare Algebra“ kennen (sollten).\\E$"}
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103
02.tex
103
02.tex
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@ -316,7 +316,7 @@ vielleicht ein wenig komplizierter als man erst einmal denkt.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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\begin{bsp}[Bézier-Kurven]
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\begin{bsp}[Bézier-Kurven]
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Bézier-Kurven sind durch ihre Parametrisierung definiert.
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Bézierkurven sind durch ihre Parametrisierung definiert.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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@ -338,30 +338,29 @@ $f_1, …, f_m ∈ k[x_1, …, x_n]$.
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Das sind im Allgemeinen schwierige Fragen. Um den Grad der Schwierigkeit zu
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Das sind im Allgemeinen schwierige Fragen. Um den Grad der Schwierigkeit zu
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illustrieren, erinnere ich an den berühmten
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illustrieren, erinnere ich an den berühmten
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gro\%C3\%9Fer_Fermatscher_Satz}{Großen Satz
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gro\%C3\%9Fer_Fermatscher_Satz}{Großen Satz
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von
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von
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Fermat}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermat}{Pierre
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Fermat}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermat}{Pierre de
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de 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.}, der erst 350 Jahre nach seiner
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französischer Mathematiker und Jurist.}, der erst 350 Jahre nach seiner
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Formulierung von
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Formulierung von
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Wiles\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Andrew_Wiles}{Sir Andrew John
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Wiles\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Andrew_Wiles}{Sir Andrew John
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Wiles} KBE, FRS (* 11. April 1953 in Cambridge) ist ein britischer
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Wiles} KBE, FRS (* 11.~April 1953 in Cambridge) ist ein britischer Mathematiker.
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Mathematiker. Berühmt wurde er durch seinen Beweis der
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Berühmt wurde er durch seinen Beweis der Taniyama-Shimura-Vermutung für
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Taniyama-Shimura-Vermutung für semistabile elliptische Kurven, woraus sich
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semistabile elliptische Kurven, woraus sich der Große Fermatsche Satz ergibt.}
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der Große Fermatsche Satz ergibt.} bewiesen wurde. Wikipedia schreibt:
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bewiesen wurde. Wikipedia schreibt:
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\begin{quote}
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\begin{quote}
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Zahlreiche teils romantische, teils dramatische, aber auch tragische
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Zahlreiche teils romantische, teils dramatische, aber auch tragische Episoden
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Episoden dieser Geschichte haben [den Großen Satz von Fermat] weit über den
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dieser Geschichte haben [den großen Satz von Fermat] weit über den Kreis der
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Kreis der Mathematiker hinaus populär gemacht.
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Mathematiker hinaus populär gemacht.
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\end{quote}
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\end{quote}
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Kennen Sie das Buch
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Kennen Sie das Buch
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\href{https://en.wikipedia.org/wiki/Fermat\%27s_Last_Theorem_(book)}{Fermat's
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\href{https://en.wikipedia.org/wiki/Fermat\%27s_Last_Theorem_(book)}{Fermat's
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Last Theorem} von Simon Singh? Weihnachten ist zwar schon vorbei…
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Last Theorem} von Simon Singh? Weihnachten ist zwar schon vorbei…
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\begin{satz}[Fermat's großer Satz]
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\begin{satz}[Fermat's großer Satz]
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Gegeben sei eine natürliche Zahl $n > 2$. Dann erfüllt kein Tripel
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Gegeben sei eine natürliche Zahl $n > 2$. Dann erfüllt kein Tripel $(a, b,
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$(a, b, c)$ von positiven natürlichen Zahlen die Gleichung
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c)$ von positiven natürlichen Zahlen die Gleichung $a^{n}+b^{n}=c^{n}$. \qed
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$a^{n}+b^{n}=c^{n}$. \qed
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\end{satz}
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\end{satz}
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\begin{beobachtung}[Zusammenhang zu algebraischen Mengen]
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\begin{beobachtung}[Zusammenhang zu algebraischen Mengen]
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@ -377,19 +376,19 @@ Kennen Sie das Buch
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ganzzahlige Lösung $(ad,cb,bd)$ der Fermat'schen Gleichung.
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ganzzahlige Lösung $(ad,cb,bd)$ der Fermat'schen Gleichung.
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\end{beobachtung}
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\end{beobachtung}
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Als Ergebnis halten wir fest: zumindest über dem Körper $ℚ$ kann die Fragen
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Als Ergebnis halten wir fest: zumindest über dem Körper $ℚ$ kann die Fragen nach
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nach der Existenz von Lösung kann nicht einfach sein. Auch die Frage nach der
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der Existenz von Lösung kann nicht einfach sein. Auch die Frage nach der Anzahl
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Anzahl von Lösungen ist nicht einfach – googeln Sie nach den Worten
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von Lösungen ist nicht einfach – googeln Sie nach den Worten
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Faltings\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gerd_Faltings}{Gerd
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Faltings\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gerd_Faltings}{Gerd
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Faltings} (* 28. Juli 1954 in Gelsenkirchen) ist ein deutscher Mathematiker
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Faltings} (* 28.~Juli 1954 in Gelsenkirchen) ist ein deutscher Mathematiker und
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und Träger der Fields-Medaille. Er ist Direktor am Max-Planck-Institut für
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Träger der Fields-Medaille. Er ist Direktor am Max-Planck-Institut für
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Mathematik und beschäftigt sich hauptsächlich mit diophantischen Gleichungen,
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Mathematik und beschäftigt sich hauptsächlich mit diophantischen Gleichungen,
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Modulräumen und $p$-adischen Galois-Darstellungen.} und
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Modulräumen und $p$-adischen Galois-Darstellungen.} und
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Vermutung_von_Mordell}{Mordell-Vermutung}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Louis_Mordell}{Louis
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Vermutung_von_Mordell}{Mordell-Vermutung}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Louis_Mordell}{Louis
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Joel Mordell} (* 28. Januar 1888 in Philadelphia, USA; † 12. März 1972 in
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Joel Mordell} (* 28.~Januar 1888 in Philadelphia, USA; † 12.~März 1972 in
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Cambridge, England) war ein amerikanisch-britischer Mathematiker, der vor
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Cambridge, England) war ein amerikanisch-britischer Mathematiker, der vor allem
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allem in der Zahlentheorie, speziell der Theorie diophantischer Gleichungen
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in der Zahlentheorie, speziell der Theorie diophantischer Gleichungen
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arbeitete.}.
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arbeitete.}.
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\section{Der Hilbertsche Nullstellensatz}
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\section{Der Hilbertsche Nullstellensatz}
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@ -397,8 +396,8 @@ Faltings\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gerd_Faltings}{Gerd
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Ich möchte den Punkt machen, dass die Frage nach der Lösbarkeit von
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Ich möchte den Punkt machen, dass die Frage nach der Lösbarkeit von
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algebraischen Gleichungssystemen sehr viel einfacher wird, wenn wir uns auf
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algebraischen Gleichungssystemen sehr viel einfacher wird, wenn wir uns auf
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algebraisch abgeschlossene Körper beschränken. Unter dieser Annahme beantwortet
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algebraisch abgeschlossene Körper beschränken. Unter dieser Annahme beantwortet
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der Hilbertsche Nullstellensatz die Frage, ob eine algebraische Menge
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der Hilbertsche Nullstellensatz die Frage, ob eine algebraische Menge $V
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$V \bigl(f_1, …, f_n \bigr)$ leer ist, in Termen des von den $f_•$ erzeugten
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\bigl(f_1, …, f_n \bigr)$ leer ist, in Termen des von den $f_•$ erzeugten
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Ideals.
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Ideals.
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\begin{erinnerung}[Ideale]
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\begin{erinnerung}[Ideale]
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@ -413,26 +412,26 @@ Ideals.
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$I(f_1, …, f_n)$ üblich.
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$I(f_1, …, f_n)$ üblich.
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\end{erinnerung}
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\end{erinnerung}
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\begin{beobachtung}\label{beob:2-4-2}
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\begin{beobachtung}\label{beob:2-4-2}%
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Es sei $k$ ein Körper (der vielleicht nicht algebraisch abgeschlossen ist) und
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Es sei $k$ ein Körper (der vielleicht nicht algebraisch abgeschlossen ist) und
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es seien $f_1, …, f_n ∈ k[x_1, …, x_m]$. Falls
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es seien $f_1, …, f_n ∈ k[x_1, …, x_m]$. Falls $V \bigl(f_1, …, f_n \bigr) ≠
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$V \bigl(f_1, …, f_n \bigr) ≠ ∅$ ist, dann ist $1 \notin (f_1, …, f_m)$. Wäre
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∅$ ist, dann ist $1 \notin (f_1, …, f_m)$. Wäre nämlich die 1 in dem Ideal
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nämlich die 1 in dem Ideal enthalten, dann gäbe es eine Linearkombination
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enthalten, dann gäbe es eine Linearkombination
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\[
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\[
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1 = a_1·f_1 + ⋯ + a_n·f_n
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1 = a_1·f_1 + ⋯ + a_n·f_n
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\]
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\]
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und demnach wäre
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und demnach wäre $1 = a_1(\vec{x})·f_1(\vec{x}) + ⋯ a_n(\vec{x})·f_n(\vec{x})
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$1 = a_1(\vec{x})·f_1(\vec{x}) + ⋯ a_n(\vec{x})·f_n(\vec{x}) = 0$,
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= 0$, Widerspruch!
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Widerspruch!
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\end{beobachtung}
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\end{beobachtung}
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Für algebraisch abgeschlossene Körper zeigt die folgende ``schwache Version''
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Für algebraisch abgeschlossene Körper zeigt die folgende „schwache Version“ des
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des Hilbertschen Nullstellensatz, dass die Frage, ob $1 ∈ (f_1, …, f_m)$ ist,
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Hilbertschen Nullstellensatz, dass die Frage, ob $1 ∈ (f_1, …, f_m)$ ist, die
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die Frage nach der Existenz von Lösungen bereits entscheidet.
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Frage nach der Existenz von Lösungen bereits entscheidet.
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\begin{satz}[Schwacher Hilbertscher Nullstellensatz – Vorabversion]\label{satz:shn}
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\begin{satz}[Schwacher Hilbertscher Nullstellensatz – Vorabversion]\label{satz:shn}%
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Es sei $k$ ein algebraisch abgeschlossener Körper und es seien Polynome
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Es sei $k$ ein algebraisch abgeschlossener Körper und es seien Polynome $f_1,
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||||||
$f_1, …, f_n ∈ k[x_1, …, x_m]$ gegeben. Dann sind die folgenden Aussagen äquivalent.
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…, f_n ∈ k[x_1, …, x_m]$ gegeben. Dann sind die folgenden Aussagen
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äquivalent.
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\begin{enumerate}
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\begin{enumerate}
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||||||
\item\label{il:2-4-3-1} Das Gleichungssystem $f_1 = ⋯ = f_n = 0$ hat eine
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\item\label{il:2-4-3-1} Das Gleichungssystem $f_1 = ⋯ = f_n = 0$ hat eine
|
||||||
Lösung in $k^m$.
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Lösung in $k^m$.
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@ -443,23 +442,17 @@ die Frage nach der Existenz von Lösungen bereits entscheidet.
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||||||
Wir werden den Hilbertschen Nullstellensatz im ersten Teil dieser Vorlesung
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Wir werden den Hilbertschen Nullstellensatz im ersten Teil dieser Vorlesung
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beweisen. Wir müssen uns vielleicht auch Gedanken darüber machen, wie man für
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beweisen. Wir müssen uns vielleicht auch Gedanken darüber machen, wie man für
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||||||
gegebene Polynome $f_•$ eigentlich entscheidet, ob die $1$ im Ideal
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gegebene Polynome $f_•$ eigentlich entscheidet, ob die $1$ im Ideal $(f_1, …,
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||||||
$(f_1, …, f_n)$ liegt.
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f_n)$ liegt.
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||||||
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||||||
\begin{bemerkung}
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\begin{bemerkung}
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||||||
Die Aussage ``die $1$ liegt im Ideal $(f_1, …, f_n)$'' kann man auch anders
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Die Aussage „die $1$ liegt im Ideal $(f_1, …, f_n)$“ kann man auch anders
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||||||
formulieren. Überlegen Sie sich, dass die $1$ genau dann im Ideal
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formulieren. Überlegen Sie sich, dass die $1$ genau dann im Ideal $(f_1, …,
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||||||
$(f_1, …, f_n)$ liegt, wenn das Ideal bereits der ganz Ring ist.
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f_n)$ liegt, wenn das Ideal bereits der ganz Ring ist.
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||||||
\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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||||||
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||||||
\begin{aufgabe}
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\begin{aufgabe}
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||||||
Zeigen Sie an einem Beispiel, dass die Folgerung des Hilbertschen
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Zeigen Sie an einem Beispiel, dass die Folgerung des Hilbertschen
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||||||
Nullstellensatzes ohne die Annahme ``algebraisch abgeschlossen'' grässlich
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Nullstellensatzes ohne die Annahme „algebraisch abgeschlossen“ grässlich
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falsch ist.
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falsch ist.
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||||||
\end{aufgabe}
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\end{aufgabe}
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%%% Local Variables:
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%%% mode: latex
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%%% TeX-master: "21-KA"
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%%% End:
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127
03.tex
127
03.tex
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@ -18,7 +18,7 @@ Multiplikation.
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||||||
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||||||
\begin{notation}
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\begin{notation}
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||||||
In dieser Vorlesung ist mit dem Wort ``Ring'' immer ein kommutativer Ring mit
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In dieser Vorlesung ist mit dem Wort ``Ring'' immer ein kommutativer Ring mit
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||||||
1 gemeint. Ein Ringmorphisums $\varphi: A \rightarrow B$ erfüllt per Annahme
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1 gemeint. Ein Ringmorphiums $\varphi: A \rightarrow B$ erfüllt per Annahme
|
||||||
die Bedingung $\varphi(1_A) = 1_B$. Sind $A$ und $B$ Ringe und $A ⊆ B$, so
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die Bedingung $\varphi(1_A) = 1_B$. Sind $A$ und $B$ Ringe und $A ⊆ B$, so
|
||||||
nennen wir das eine \emph{Ringerweiterung}\index{Ringerweiterung}.
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nennen wir das eine \emph{Ringerweiterung}\index{Ringerweiterung}.
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||||||
\end{notation}
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\end{notation}
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||||||
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@ -26,11 +26,11 @@ Multiplikation.
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\section{Elementare Definitionen}
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\section{Elementare Definitionen}
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||||||
Der erste Begriff beim Studium von Körpererweiterungen war ``algebraisch'':
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Der erste Begriff beim Studium von Körpererweiterungen war „algebraisch“:
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gegeben eine Körpererweiterung $L/K$ und ein Element $z ∈ L$, dann nennen wir
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gegeben eine Körpererweiterung $L/K$ und ein Element $z ∈ L$, dann nennen wir
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||||||
$z$ algebraisch über $K$, wenn es ein Polynom $f ∈ K[x]$ gibt, welches $z$ als
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$z$ algebraisch über $K$, wenn es ein Polynom $f ∈ K[x]$ gibt, welches $z$ als
|
||||||
Nullstelle hat. Das Polynom $f$ kann man dann minimal wählen und normieren und
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Nullstelle hat. Das Polynom $f$ kann man dann minimal wählen und normieren und
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||||||
erhält somit den Begriff des ``Minimalpolynoms von $z$''.
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erhält somit den Begriff des „Minimalpolynoms von $z$“.
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||||||
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||||||
Das wollen wir auch für Ringe machen. Bei Ringerweiterungen muss man aber
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Das wollen wir auch für Ringe machen. Bei Ringerweiterungen muss man aber
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||||||
aufpassen, denn man kann ein Polynom nicht immer normieren, indem man durch den
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aufpassen, denn man kann ein Polynom nicht immer normieren, indem man durch den
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||||||
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@ -42,16 +42,16 @@ Polynoms.
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||||||
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung.
|
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung.
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||||||
\begin{enumerate}
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\begin{enumerate}
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||||||
\item Ein Element $b ∈ B$ heißt \emph{ganz über $A$}\index{ganz!Element},
|
\item Ein Element $b ∈ B$ heißt \emph{ganz über $A$}\index{ganz!Element},
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||||||
falls es ein normiertes Polynom $f ∈ A[x]$ gibt, sodass in $B$ die
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falls es ein normiertes Polynom $f ∈ A[x]$ gibt, sodass in $B$ die Gleichung
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||||||
Gleichung $f(b) = 0$ gilt.
|
$f(b) = 0$ gilt.
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||||||
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||||||
\item Die Ringerweiterung heißt \emph{ganz}\index{ganz!Ringerweiterungen},
|
\item Die Ringerweiterung heißt \emph{ganz}\index{ganz!Ringerweiterung}, wenn
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||||||
wenn alle $b ∈ B$ ganz über A sind.
|
alle $b ∈ B$ ganz über A sind.
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||||||
\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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||||||
\end{defn}
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\end{defn}
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||||||
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\begin{defn}[Ringadjunktion]\label{def:rad}
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\begin{defn}[Ringadjunktion]\label{def:rad}%
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||||||
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Weiter sei eine Teilmenge $M ⊂ B$
|
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Weiter sei eine Teilmenge $M ⊂ B$
|
||||||
gegeben. Definiere dann den Unterring
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gegeben. Definiere dann den Unterring
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||||||
\[
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\[
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||||||
A[M] := \bigcap_{R ∈ א} R,
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A[M] := \bigcap_{R ∈ א} R,
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||||||
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@ -63,42 +63,41 @@ Polynoms.
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||||||
\end{defn}
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\end{defn}
|
||||||
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|
||||||
\begin{bemerkung}
|
\begin{bemerkung}
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||||||
Genau wie in der Vorlesung ``Algebra'' beweist man, dass $A[M]$ wieder ein
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Genau wie in der Vorlesung „Algebra“ beweist man, dass $A[M]$ wieder ein Ring
|
||||||
Ring ist (= kommutativer Ring mit 1). Genau wie in der Vorlesung ``Algebra''
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ist (= kommutativer Ring mit 1). Genau wie in der Vorlesung „Algebra“ zeigt
|
||||||
zeigt man, dass $A[M]$ der kleinste Unterring von $B$ ist, der $A$ und $M$
|
man, dass $A[M]$ der kleinste Unterring von $B$ ist, der $A$ und $M$ enthält.
|
||||||
enthält.
|
|
||||||
\end{bemerkung}
|
\end{bemerkung}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{bemerkung}
|
\begin{bemerkung}
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||||||
Wenn die Menge $M$ aus Definition~\ref{def:rad} endlich ist,
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Wenn die Menge $M$ aus Definition~\ref{def:rad} endlich ist, $M = \{ b_1, …,
|
||||||
$M = \{ b_1, …, b_n\}$, dann kann man $A[M]$ auch anders beschreiben. Man
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b_n\}$, dann kann man $A[M]$ auch anders beschreiben. Man betrachte nämlich
|
||||||
betrachte nämlich den Einsetzungsmorphismus
|
den Einsetzungsmorphismus
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||||||
\[
|
\[
|
||||||
φ : A[x_1, …, x_n] → B, \quad f(x_1, …, x_n) ↦ f(b_1, …, b_n).
|
φ : A[x_1, …, x_n] → B, \quad f(x_1, …, x_n) ↦ f(b_1, …, b_n).
|
||||||
\]
|
\]
|
||||||
Überlegen Sie sich, dass dies ein Ringmorphismus ist, und dass
|
Überlegen Sie sich, dass dies ein Ringmorphismus ist, und dass $A[M] = \Image
|
||||||
$A[M] = \Image φ$ ist. Die Elemente $f ∈ \ker φ$ heißen \emph{Relationen der
|
φ$ ist. Die Elemente $f ∈ \ker φ$ heißen \emph{Relationen der $b_1, …,
|
||||||
$b_1, …, b_n$}\index{Relationen!@see Syzygien} oder
|
b_n$}\index{Relationen!@see Syzygien} oder \emph{Syzygien}\index{Syzygien}.
|
||||||
\emph{Syzygien}\index{Syzygien}. Manchmal nennt man $\ker φ$ auch den
|
Manchmal nennt man $\ker φ$ auch den
|
||||||
\emph{Syzygienmodul}\index{Syzygienmodul}.
|
\emph{Syzygienmodul}\index{Syzygienmodul}.
|
||||||
\end{bemerkung}
|
\end{bemerkung}
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\begin{bemerkung}[Syzygien]
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\begin{bemerkung}[Syzygien]
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Etwas vereinfachend bezeichnet das Wort ``Syzygie'' in der Astronomie eine
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Etwas vereinfachend bezeichnet das Wort „Syzygie“ in der Astronomie eine
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Konstellation von Himmelskörpern, bei der mehrere Körper in einer Reihe stehen
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Konstellation von Himmelskörpern, bei der mehrere Körper in einer Reihe stehen
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($→$
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($→$
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\href{https://static.rogerebert.com/uploads/blog_post/primary_image/roger-ebert/2001-the-monolith-and-the-message/EB19680421COMMENTARY40312115AR.jpg}{2001:
|
\href{https://static.rogerebert.com/uploads/blog_post/primary_image/roger-ebert/2001-the-monolith-and-the-message/EB19680421COMMENTARY40312115AR.jpg}{2001:
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||||||
A Space Odyssey}). Die einfachsten Syzygien sind Sonnen- und
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A Space Odyssey}). Die einfachsten Syzygien sind Sonnen- und
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Mondfinsternisse; eine genauere Erklärung finden Sie
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Mondfinsternisse; eine genauere Erklärung finden Sie
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Syzygie_(Astronomie)}{hier}. Vielleicht
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Syzygie_(Astronomie)}{hier}. Vielleicht
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kommt die Verwendung des Wortes in der Mathematik daher, dass die Terme in
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kommt die Verwendung des Wortes in der Mathematik daher, dass die Terme in
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einer Relation, die sich ja gegenseitig wegheben, in irgendeinem Sinne ``in
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einer Relation, die sich ja gegenseitig wegheben, in irgendeinem Sinne „in
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einer Reihe stehen''.
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einer Reihe stehen“.
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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\begin{bemerkung}[Syzygien]
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\begin{bemerkung}[Syzygien]
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Unter allen englischen Worten ist ``syzygy'' das Wort mit dem größten Anteil
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Unter allen englischen Worten ist „\foreignlanguage{english}{syzygy}“ das Wort
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von Ypsilonen.
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mit dem größten Anteil von Ypsilons.
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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\begin{defn}[Endlich und endlicher Typ]
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\begin{defn}[Endlich und endlicher Typ]
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@ -129,8 +128,8 @@ dass die Umkehrung nicht unbedingt gilt.
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\begin{bsp}[Endlicher Typ, nicht endlich]
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\begin{bsp}[Endlicher Typ, nicht endlich]
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||||||
Es sei $k$ Körper. Setze $A := k$ und $B := k[x]$. Dann ist als $A$-Algebra
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Es sei $k$ Körper. Setze $A := k$ und $B := k[x]$. Dann ist als $A$-Algebra
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||||||
durch das Element $x$ erzeugt. Aber $B$ ist kein endlich erzeugtes $A$-Modul,
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durch das Element $x$ erzeugt. Aber $B$ ist kein endlich erzeugtes $A$-Modul,
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denn ein $A$-Modul ist dasselbe wie ein $k$-Vektorraum und es ist aber
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denn ein $A$-Modul ist dasselbe wie ein $k$-Vektorraum und es ist aber $\dim_k
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$\dim_k B = ∞$.
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B = ∞$.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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\begin{bsp}[Endlich und vom endlichen Typ]
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\begin{bsp}[Endlich und vom endlichen Typ]
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@ -142,11 +141,11 @@ dass die Umkehrung nicht unbedingt gilt.
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\section{Charakterisierung von Ganzheit}
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\section{Charakterisierung von Ganzheit}
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In der Vorlesung ``Algebra'' hatten wir algebraische Elemente von
|
In der Vorlesung „Algebra“ hatten wir algebraische Elemente von
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Körpererweiterungen durch Endlichkeitseigenschaften charakterisiert. Das geht
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Körpererweiterungen durch Endlichkeitseigenschaften charakterisiert. Das geht
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mit ganzen Elementen in Ringerweiterungen auch.
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mit ganzen Elementen in Ringerweiterungen auch.
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\begin{satz}[Charakterisierung von Ganzheit]\label{satz:3-2-9}
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\begin{satz}[Charakterisierung von Ganzheit]\label{satz:3-2-9}%
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||||||
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Weiter sei ein Element $b ∈ B$ gegeben.
|
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Weiter sei ein Element $b ∈ B$ gegeben.
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||||||
Dann sind die folgenden Aussagen äquivalent.
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Dann sind die folgenden Aussagen äquivalent.
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||||||
\begin{enumerate}
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\begin{enumerate}
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@ -155,24 +154,24 @@ mit ganzen Elementen in Ringerweiterungen auch.
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\item\label{il:3-2-9-2} Der Ring $A[b]$ ist als $A$-Modul endlich erzeugt.
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\item\label{il:3-2-9-2} Der Ring $A[b]$ ist als $A$-Modul endlich erzeugt.
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||||||
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\item\label{il:3-2-9-3} Es gibt einen Zwischenring $A[b] ⊆ M ⊆ B$, der als
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\item\label{il:3-2-9-3} Es gibt einen Zwischenring $A[b] ⊆ M ⊆ B$, der als
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||||||
$A$-Modul endlich erzeugt ist und die zusätzliche Eigenschaft hat, dass
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$A$-Modul endlich erzeugt ist und die zusätzliche Eigenschaft hat, dass $\{
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$\{ b·m \::\: m ∈ M \} = M$ ist.
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b·m \::\: m ∈ M \} = M$ ist.
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\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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\end{satz}
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\end{satz}
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Der Beweis von Satz~\ref{satz:3-2-9} verwendet die
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Der Beweis von Satz~\ref{satz:3-2-9} verwendet die
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\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Cramersche_Regel}{Cramersche
|
\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Cramersche_Regel}{Cramersche
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Regel}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gabriel_Cramer}{Gabriel
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Regel}\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Gabriel_Cramer}{Gabriel
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Cramer} (* 31. Juli 1704 in Genf; † 4. Januar 1752 in Bagnols-sur-Cèze,
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Cramer} (* 31.~Juli 1704 in Genf; † 4.~Januar 1752 in Bagnols-sur-Cèze,
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||||||
Frankreich) war ein Genfer Mathematiker.}, die sie aus der Vorlesung ``Lineare
|
Frankreich) war ein Genfer Mathematiker.}, die sie aus der Vorlesung „Lineare
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Algebra'' kennen (sollten). Dort wurde der folgende Satz vermutlich nur für
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Algebra“ kennen (sollten). Dort wurde der folgende Satz vermutlich nur für
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Matrizen mit Einträgen in einem Körper bewiesen. Man prüfe, dass der Beweis
|
Matrizen mit Einträgen in einem Körper bewiesen. Man prüfe, dass der Beweis
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auch für Matrizen über Ringen gilt.
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auch für Matrizen über Ringen gilt.
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\begin{satz}[Cramersche Regel]\label{satz:creg}
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\begin{satz}[Cramersche Regel]\label{satz:creg}%
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Es sei $R$ ein Ring und es sei $Δ ∈ \operatorname{Mat}(n⨯n; R)$ eine
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Es sei $R$ ein Ring und es sei $Δ ∈ \operatorname{Mat}(n⨯n; R)$ eine
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$(n⨯n)$-Matrix mit Einträgen in $R$. Dann gibt es eine Matrix
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$(n⨯n)$-Matrix mit Einträgen in $R$. Dann gibt es eine Matrix $Δ^* ∈
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$Δ^* ∈ \operatorname{Mat}(n⨯n; R)$, sodass die Gleichung
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\operatorname{Mat}(n⨯n; R)$, sodass die Gleichung
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\[
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\[
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Δ^*·Δ = \det(Δ)· E
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Δ^*·Δ = \det(Δ)· E
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\]
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\]
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@ -180,16 +179,16 @@ auch für Matrizen über Ringen gilt.
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\end{satz}
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\end{satz}
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\begin{proof}[Beweis von Satz~\ref{satz:3-2-9}]
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\begin{proof}[Beweis von Satz~\ref{satz:3-2-9}]
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\video{2-1}. Hinweis: im Erklärvideo schreibe ich versehentlich
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\video{2-1}. Hinweis: im Erklärvideo schreibe ich versehentlich $\{ b·m \::\:
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$\{ b·m \::\: m ∈ M \} ⊆ M$ statt $\{ b·m \::\: m ∈ M \} = M$. Ich
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m ∈ M \} ⊆ M$ statt $\{ b·m \::\: m ∈ M \} = M$. Ich bitte, diese Panne zu
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bitte, diese Panne zu entschuldigen.
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entschuldigen.
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\end{proof}
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\end{proof}
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\sideremark{Vorlesung 3}Die Charakterisierung von Ganzheit aus
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\sideremark{Vorlesung 3}Die Charakterisierung von Ganzheit aus
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Satz~\ref{satz:3-2-9} hat einige Korollare, die sie in ähnlicher Form aus der
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Satz~\ref{satz:3-2-9} hat einige Korollare, die sie in ähnlicher Form aus der
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||||||
Vorlesung ``Algebra'' schon kennen (sollten).
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Vorlesung „Algebra“ schon kennen (sollten).
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\begin{kor}[Ganzheit und Endlichkeit]\label{kor:3-3-3}
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\begin{kor}[Ganzheit und Endlichkeit]\label{kor:3-3-3}%
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Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Wenn $B$ als $A$-Modul endlich erzeugt
|
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung. Wenn $B$ als $A$-Modul endlich erzeugt
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||||||
ist, dann ist die Erweiterung sie ganz.
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ist, dann ist die Erweiterung sie ganz.
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||||||
\end{kor}
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\end{kor}
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||||||
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@ -198,7 +197,7 @@ Vorlesung ``Algebra'' schon kennen (sollten).
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\ref{il:3-2-9-3} $⇒$ \ref{il:3-2-9-1} aus Satz~\ref{satz:3-2-9} an.
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\ref{il:3-2-9-3} $⇒$ \ref{il:3-2-9-1} aus Satz~\ref{satz:3-2-9} an.
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||||||
\end{proof}
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\end{proof}
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||||||
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||||||
\begin{kor}[Adjunktion ganzer Elemente]\label{kor:3-3-4}
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\begin{kor}[Adjunktion ganzer Elemente]\label{kor:3-3-4}%
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||||||
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung und es $b_1, …, b_n$ Elemente von $B$, die
|
Es sei $A ⊆ B$ eine Ringerweiterung und es $b_1, …, b_n$ Elemente von $B$, die
|
||||||
ganz über $A$ sind. Dann ist $A[b_1, …, b_n]$ endlich über $A$, also nach
|
ganz über $A$ sind. Dann ist $A[b_1, …, b_n]$ endlich über $A$, also nach
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||||||
Korollar~\ref{kor:3-3-3} insbesondere ganz.
|
Korollar~\ref{kor:3-3-3} insbesondere ganz.
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@ -215,11 +214,11 @@ Vorlesung ``Algebra'' schon kennen (sollten).
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erzeugt.
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erzeugt.
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\end{proof}
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\end{proof}
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Auch das folgende Korollar (sollten) sie schon aus der Vorlesung ``Algebra''
|
Auch das folgende Korollar (sollten) sie schon aus der Vorlesung „Algebra“
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||||||
kennen. Der Beweis ist mit dem bekannten Beweis identisch und deshalb hier nur
|
kennen. Der Beweis ist mit dem bekannten Beweis identisch und deshalb hier nur
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||||||
knapp wiedergegeben.
|
knapp wiedergegeben.
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||||||
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||||||
\begin{kor}[Transitivität der Ganzheit]\label{kor:3-3-5}
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\begin{kor}[Transitivität der Ganzheit]\label{kor:3-3-5}%
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||||||
Es seien $A ⊆ B$ und $B ⊆ C$ ganze Ringerweiterungen. Dann ist auch die
|
Es seien $A ⊆ B$ und $B ⊆ C$ ganze Ringerweiterungen. Dann ist auch die
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||||||
Ringerweiterung $A ⊆ C$ ganz.
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Ringerweiterung $A ⊆ C$ ganz.
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\end{kor}
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\end{kor}
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||||||
|
@ -227,7 +226,7 @@ knapp wiedergegeben.
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||||||
Sei ein Element $c ∈ C$ gegeben. Nach Annahme erfüllt $c$ eine
|
Sei ein Element $c ∈ C$ gegeben. Nach Annahme erfüllt $c$ eine
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||||||
Ganzheitsgleichung über $B$,
|
Ganzheitsgleichung über $B$,
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||||||
\[
|
\[
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||||||
c^n + b_{n-1}·c^{n-1} + ⋯ + b_1c + b_0 = 0
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c^n + b_{n-1}·c^{n-1} + ⋯ + b_1c + b_0 = 0.
|
||||||
\]
|
\]
|
||||||
Die Koeffizienten $b_1, …, b_n ∈ B$ sind nach Annahme ganz über $A$. Also ist
|
Die Koeffizienten $b_1, …, b_n ∈ B$ sind nach Annahme ganz über $A$. Also ist
|
||||||
$A[b_1, …, b_n]$ nach Korollar~\ref{kor:3-3-4} ein endlich erzeugter
|
$A[b_1, …, b_n]$ nach Korollar~\ref{kor:3-3-4} ein endlich erzeugter
|
||||||
|
@ -252,21 +251,21 @@ knapp wiedergegeben.
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||||||
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||||||
\section{Der ganze Abschluss}
|
\section{Der ganze Abschluss}
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||||||
Ganz analog zum ``algebraischen Abschluss eines Unterkörpers'', den Sie aus der
|
Ganz analog zum „algebraischen Abschluss eines Unterkörpers“, den Sie aus der
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||||||
Vorlesung ``Algebra'' kennen (sollten), definieren wir den ``ganzen Abschluss
|
Vorlesung „Algebra“ kennen (sollten), definieren wir den „ganzen Abschluss eines
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||||||
eines Unterringes''.
|
Unterringes“.
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||||||
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||||||
\begin{defn}[Ganzer Abschluss]\label{def:3-4-1}
|
\begin{defn}[Ganzer Abschluss]\label{def:3-4-1}%
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||||||
Es sei $A ⊆ B$. Die Menge
|
Es sei $A ⊆ B$. Die Menge
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||||||
\[
|
\[
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||||||
\overline{A}= \bigl\{ b ∈ B \::\: b \text{ ganz über } A \bigr\} ⊆ B
|
\overline{A}= \bigl\{ b ∈ B \::\: b \text{ ganz über } A \bigr\} ⊆ B
|
||||||
\]
|
\]
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||||||
wird der \emph{ganze Abschluss von $A$ in $B$}\index{ganz!Abschluss}
|
wird der \emph{ganze Abschluss von $A$ in $B$}\index{ganz!Abschluss} genannt.
|
||||||
genannt. Falls $\overline{A} = A$ ist, so nennen wir die Ringerweiterung
|
Falls $\overline{A} = A$ ist, so nennen wir die Ringerweiterung $A ⊆ B$
|
||||||
$A ⊆ B$ \emph{ganz abgeschlossen}\index{ganz!abgeschlossene Ringerweiterung}.
|
\emph{ganz abgeschlossen}\index{ganz!abgeschlossene Ringerweiterung}.
|
||||||
\end{defn}
|
\end{defn}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{prop}[Ganzer Abschluss]\label{kor:3-4-2}
|
\begin{prop}[Ganzer Abschluss]\label{kor:3-4-2}%
|
||||||
In der Situation von Definition~\ref{def:3-4-1} ist $\overline{A}$ ein
|
In der Situation von Definition~\ref{def:3-4-1} ist $\overline{A}$ ein
|
||||||
Unterring von $B$.
|
Unterring von $B$.
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||||||
\end{prop}
|
\end{prop}
|
||||||
|
@ -282,17 +281,17 @@ eines Unterringes''.
|
||||||
Unterring von $B$. Also können wir den ganzen Abschluss
|
Unterring von $B$. Also können wir den ganzen Abschluss
|
||||||
$\overline{\overline{A}}$ von $\overline{A}$ in $B$ betrachten.
|
$\overline{\overline{A}}$ von $\overline{A}$ in $B$ betrachten.
|
||||||
Glücklicherweise müssen wir das nicht, denn Korollar~\ref{kor:3-3-5} über die
|
Glücklicherweise müssen wir das nicht, denn Korollar~\ref{kor:3-3-5} über die
|
||||||
Transitivität der Ganzheit garantiert, dass
|
Transitivität der Ganzheit garantiert, dass $\overline{A} =
|
||||||
$\overline{A} = \overline{\overline{A}}$ ist. Merke: ``Der ganze Abschluss
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\overline{\overline{A}}$ ist. Merke: „Der ganze Abschluss von $A$ in $B$ ist
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||||||
von $A$ in $B$ ist ganz abgeschlossen in $B$.''
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ganz abgeschlossen in $B$.“
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||||||
\end{bemerkung}
|
\end{bemerkung}
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||||||
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\begin{bsp}
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\begin{bsp}
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||||||
Wir erinnern uns: ein Zahlkörper\index{Zahlkörper} ist eine algebraische
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Wir erinnern uns: ein Zahlkörper\index{Zahlkörper} ist eine algebraische
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||||||
Körpererweiterung $K/ℚ$. Den ganzen Abschluss von $ℤ$ in $K$ nennt man den
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Körpererweiterung $K/ℚ$. Den ganzen Abschluss von $ℤ$ in $K$ nennt man den
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||||||
\emph{Ring der ganzen Zahlen des Zahlkörpers $K$}\index{ganz!Zahlen eines
|
\emph{Ring der ganzen Zahlen des Zahlkörpers $K$}\index{ganz!Zahlen eines
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||||||
Zahlkörpers}. Dieser Ring wird meist mit $𝒪_K$ bezeichnet. Das Studium des
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Zahlkörpers}. Dieser Ring wird meist mit $𝒪_K$ bezeichnet. Das Studium des
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||||||
Ringes $𝒪_K$ ist Gegenstand der algebraischen Zahlentheorie
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Ringes $𝒪_K$ ist Gegenstand der algebraischen Zahlentheorie.
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||||||
\begin{itemize}
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\begin{itemize}
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\item Für $K = ℚ[i]$ ist $𝒪_K = ℤ[i]$.
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\item Für $K = ℚ[i]$ ist $𝒪_K = ℤ[i]$.
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@ -308,9 +307,3 @@ eines Unterringes''.
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algebraischen Zahlen}.
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algebraischen Zahlen}.
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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%%% Local Variables:
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%%% mode: latex
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%%% TeX-master: "21-KA"
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%%% End:
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@ -1,4 +1,4 @@
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\documentclass[enabledeprecatedfontcommands, german]{scrreprt}
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\documentclass[enabledeprecatedfontcommands, german, DIV=12]{scrreprt}
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||||||
\KOMAoptions{paper=a4}
|
\KOMAoptions{paper=a4}
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%
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%
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