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							| @ -65,6 +65,8 @@ | ||||
| %%            | | ||||
| %%            — body/ska/ska5.tex; | ||||
| %%            | | ||||
| %%            — body/ska/ska6.tex; | ||||
| %%            | | ||||
| %%            — body/quizzes/quiz1.tex; | ||||
| %%            | | ||||
| %%            — body/quizzes/quiz2.tex; | ||||
| @ -5365,6 +5367,490 @@ Um diese Urteil also leichter treffen zu können ersetzen wir die Elemente durch | ||||
| 
 | ||||
| Nach den o.\,s. Tafeln ist die erste Gruppe, $S_{2}$, kommutativ und die zweite, $S_{3}$, nicht. | ||||
| 
 | ||||
| %% ******************************************************************************** | ||||
| %% FILE: body/ska/ska6.tex | ||||
| %% ******************************************************************************** | ||||
| 
 | ||||
| \setcounternach{chapter}{6} | ||||
| \chapter[Woche 6]{Woche 6} | ||||
|     \label{ska:6} | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-1 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{1} | ||||
| \section[Aufgabe 1]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:1} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| Betrachte die Verknüpfung $(\ntrlpos,\ast)$, | ||||
| die vermöge $a\ast b:=a^{b}$ definiert wird. | ||||
| Wir prüfen das \emph{Assoziativitätsgesetz}. | ||||
| Seien zu diesem Zwecke erstmals $a,b,c\in\ntrlpos$. | ||||
| Dann | ||||
| 
 | ||||
|     \begin{mathe}[mc]{rclclcl} | ||||
|         \eqtag[eq:1:ska:6:ex:1] | ||||
|         a\ast (b\ast c) &= &a\ast b^{c} &= &a^{b^{c}},\\ | ||||
|         (a\ast b)\ast c &= &a^{b}\ast c &= &(a^{b})^{c} &= &a^{bc}.\\ | ||||
|     \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
| Darum | ||||
| 
 | ||||
|     \begin{mathe}[mc]{rcl} | ||||
|         \eqtag[eq:2:ska:6:ex:1] | ||||
|         a\ast (b\ast c)=(a\ast b)\ast c | ||||
|             &\eqcrefoverset{eq:1:ska:6:ex:1}{\Longleftrightarrow} | ||||
|                 &a^{b^{c}} = a^{bc}\\ | ||||
|             &\Longleftrightarrow | ||||
|                 &a=1\,\text{oder}\,b^{c}=bc\\ | ||||
|             &\Longleftrightarrow | ||||
|                 &a=1\,\text{oder}\,b^{c-1}=c.\\ | ||||
|     \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
| Diese analytische Untersuchung hilft uns, ein \textbf{Gegenbeispiel} zu finden: | ||||
| Seien $a:=2$, $b:=3$, $c:=2$. | ||||
| Dann $a\neq 1$ und $b^{c-1}=3^{1}\neq c$. | ||||
| Darum laut \eqcref{eq:2:ska:6:ex:1} gilt $a\ast (b\ast c)\neq (a\ast b)\ast c$. | ||||
| 
 | ||||
| Also erfüllt $(\ntrlpos,\ast)$ das Assoziativitätsaxiom \uline{nicht}. | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-2 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{2} | ||||
| \section[Aufgabe 2]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:2} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| Die Multiplikationstabelle für $(R,+,\cdot)$ mit $R=\{0,1\}$ | ||||
| ist wie folgt | ||||
| 
 | ||||
|     \hraum | ||||
|     \begin{tabular}[mc]{|C|CC|} | ||||
|         \hline | ||||
|         + &0 &1\\ | ||||
|         \hline | ||||
|         0 &0 &1\\ | ||||
|         1 &1 &0\\ | ||||
|         \hline | ||||
|     \end{tabular} | ||||
|     \quad | ||||
|     \begin{tabular}[mc]{|C|CC|} | ||||
|         \hline | ||||
|         \cdot &0 &1\\ | ||||
|         \hline | ||||
|         0 &0 &0\\ | ||||
|         1 &0 &1\\ | ||||
|         \hline | ||||
|     \end{tabular} | ||||
|     \hraum | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-3 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{3} | ||||
| \section[Aufgabe 3]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:3} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| Betrachte $\{0,1,a\}$ mit folgenden Operationen $+$, $\cdot$: | ||||
| 
 | ||||
|     \hraum | ||||
|     \begin{tabular}[mc]{|C|CCC|} | ||||
|         \hline | ||||
|         + &0 &1 &a\\ | ||||
|         \hline | ||||
|         0 &0 &1 &a\\ | ||||
|         1 &1 &a &0\\ | ||||
|         a &a &0 &1\\ | ||||
|         \hline | ||||
|     \end{tabular} | ||||
|     \quad | ||||
|     \begin{tabular}[mc]{|C|CCC|} | ||||
|         \hline | ||||
|         \cdot &0 &1 &a\\ | ||||
|         \hline | ||||
|         0 &0 &0 &0\\ | ||||
|         1 &0 &1 &a\\ | ||||
|         a &0 &a &1\\ | ||||
|         \hline | ||||
|     \end{tabular} | ||||
|     \hraum | ||||
| 
 | ||||
| Diese Struktur ist offensichtlich isomorph zu | ||||
|     $(\intgr/3\intgr,+,\cdot)$ | ||||
| mittels ${0\mapsto 0}$, ${1\mapsto 1}$, ${a\mapsto 2}$. | ||||
| Da $(\intgr/3\intgr,+,\cdot)$ ein Körper ist, | ||||
| ist $(\{0,1,a\},+,\cdot)$ ebenfalls wegen des Isomorphismus ein Körper. | ||||
| Insbesondere sind die o.\,s. definierten Operationen assoziativ. | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-4 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{4} | ||||
| \section[Aufgabe 4]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:4} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| \begin{claim*} | ||||
|     Sei $K$ ein Körper und seien $x,y\in K$ mit $xy=0$. | ||||
|     Dann gilt $x=0$ oder $y=0$. | ||||
| \end{claim*} | ||||
| 
 | ||||
|     \begin{proof} | ||||
|         Angenommen, dies sei nicht der Fall. | ||||
|         Dann $x\neq 0$ und $y\neq 0$. | ||||
|         Darum existieren multiplikative Inverse, $x^{-1},y^{-1}\in K$. | ||||
|         Aus $xy=0$ folgt dann | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{rcl} | ||||
|                 1 &= &y^{-1}y\\ | ||||
|                     &= &y^{-1}1y\\ | ||||
|                     &= &y^{-1}(x^{-1}x)y\\ | ||||
|                     &= &(y^{-1}x^{-1})(xy)\\ | ||||
|                     &= &(y^{-1}x^{-1})0\\ | ||||
|                     &= &0.\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|         Das ist ein Widerspruch! | ||||
|     \end{proof} | ||||
| 
 | ||||
| \textbf{Bemerkung.} | ||||
| Wir haben hier den Satz $\forall{a\in K:~}a\cdot 0=0$ (siehe \cite[Satz 4.2.2]{sinn2020}) | ||||
| in Anspruch genommen haben. | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-5 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{5} | ||||
| \section[Aufgabe 5]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:5} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| Sei $R=\intgr/6\intgr$ versehen mit Addition und Multiplikation modulo $6$.\\ | ||||
| Beachte: das additive Neutralelement ist die Äquivalenzklasse $[0]$.\\ | ||||
| Für $x=[2]$ und $y=[3]$ gilt $x,y\neq [0]$ und aber $xy=[2\cdot 3]=[6]=[0]$. | ||||
| 
 | ||||
| \textbf{Bemerkung.} Wir nennen solche Elemente \emph{Nullteiler}. | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-6 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{6} | ||||
| \section[Aufgabe 6]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:6} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| \begin{enumerate}{\bfseries (a)} | ||||
|     %% SKA 6-7(a) | ||||
|     \item | ||||
|             \begin{mathe}[tc]{ll} | ||||
|                 &z_{1}:=\dfrac{2\imageinh}{5-3\imageinh} | ||||
|                     = \dfrac{2\imageinh\cdot(5+3\imageinh)}{5^{2}+3^{2}} | ||||
|                     = \dfrac{-6 + 10\imageinh}{34} | ||||
|                     = -\frac{3}{17} + \imageinh\frac{5}{17}\\ | ||||
|                 \Longrightarrow | ||||
|                     &\ReTeil(z_{1}) = -\frac{3}{17}, | ||||
|                     \quad | ||||
|                     \ImTeil(z_{1}) = \frac{5}{17}.\\ | ||||
|                 \\ | ||||
|                 &z_{2}:=\dfrac{3 - 2\imageinh}{1 + 2\imageinh} | ||||
|                     = \dfrac{(3 - 2\imageinh)\cdot(1-2\imageinh)}{1^{2}+2^{2}} | ||||
|                     = \dfrac{(3+(-2)(-2)\imageinh^{2})) + (-6+-2)\imageinh}{5} | ||||
|                     = \dfrac{(3-4) + -8\imageinh}{5} | ||||
|                     = -\frac{1}{5} + \imageinh\frac{8}{5}\\ | ||||
|                 \Longrightarrow | ||||
|                     &\ReTeil(z_{2}) = -\frac{1}{5}, | ||||
|                     \quad | ||||
|                     \ImTeil(z_{2}) = \frac{8}{5}.\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|     %% SKA 6-7(b) | ||||
|     \item\voritemise | ||||
| 
 | ||||
|         \begin{algorithm}[\rtab][\rtab] | ||||
|             Gaußverfahren angewandt auf $(A|\mathbf{b})$: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 1+\imageinh &1 &0\\ | ||||
| -2 &2-\imageinh &1\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Wende die Zeilentransformation | ||||
|                 ${Z_{1}\leftsquigarrow (1-\imageinh)\cdot Z_{1}}$ | ||||
|             an: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 2 &1-\imageinh &0\\ | ||||
| -2 &2-\imageinh &1\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Wende die Zeilentransformation | ||||
|                 ${Z_{2}\leftsquigarrow Z_{2}+Z_{1}}$ | ||||
|             an: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 2 &1-\imageinh &0\\ | ||||
| 0 &3-2\imageinh &1\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Aus der Stufenform erschließt sich | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[bc]{rclclcl} | ||||
|                 y &= &\frac{1}{3-2\imageinh} | ||||
|                     &= &\frac{3+2\imageinh}{3^{2}+2^{2}} | ||||
|                     &= &\frac{3+2\imageinh}{13}\\ | ||||
|                 x &= &\frac{1}{2}(-(1-\imageinh)y) | ||||
|                     &= &-\frac{1}{2}\frac{3-\imageinh}{13} | ||||
|                     &= &\frac{-3+\imageinh}{26}.\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
|         \end{algorithm} | ||||
| \end{enumerate} | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-7 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{7} | ||||
| \section[Aufgabe 7]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:7} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| \begin{enumerate}{\bfseries (a)} | ||||
|     %% SKA 6-7(a) | ||||
|     \item | ||||
|         Es gilt $4\cdot 7\equiv -1\cdot 2\equiv -2\equiv 3$ modulo $5$. | ||||
|     %% SKA 6-7(b) | ||||
|     \item | ||||
|         Es gilt $2^{100031}\equiv (-1)^{\text{ungerade Zahl}}\equiv -1\equiv 2$ modulo 3.\\ | ||||
|         Es gilt $2^{100302}\equiv (-1)^{\text{gerade Zahl}}\equiv 1$ modulo 3.\\ | ||||
|     %% SKA 6-7(c) | ||||
|     \item | ||||
|         Für $\intgr/5\intgr$ ist die Menge an Möglichkeiten klein, | ||||
|         sodass wir per \emph{brute force} das Inverse von $3$ bestimmen können: | ||||
| 
 | ||||
|             \hraum | ||||
|             \begin{tabular}[mc]{|C|CCCCC|} | ||||
|                 \hline | ||||
|                 n &0 &1 &2 &3 &4\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|                 3\cdot n &0 &3 &\fbox{1} &4 &2\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|             \end{tabular} | ||||
|             \hraum | ||||
| 
 | ||||
|         Darum gilt $3\cdot 2\equiv 1$ modulo $5$, sodass \fbox{$3^{-1}=2$} in $\intgr/5\intgr$. | ||||
| 
 | ||||
|         Für den Fall $\intgr/103\intgr$ gibt es deutlich mehr Möglichkeiten, | ||||
|         sodass es ein Versuch durch rohe Gewalt nicht mehr sinnvoll ist. | ||||
|         Darum wenden wir das Lemma von B\'ezout an und lesen das Resultat daraus. | ||||
| 
 | ||||
|         \textbf{Zur Erinnerung:} | ||||
|         Durch den Euklidischen Algorithmus auf $(a:=103,\,b:=21)$ angewandt | ||||
|         erhalten wir ganze Zahlen, | ||||
|             ${u,v\in\intgr}$, | ||||
|         so dass ${u\cdot 103 + v\cdot 21=\ggT(103,21)}$ gilt. | ||||
|         Da aber ${103\in\mathbb{P}}$ und ${1<21<103}$, gilt ${\ggT(103,21)=1}$, | ||||
|         sodass die o.\,s. Identität | ||||
|             $1\equiv u\cdot 103+v\cdot 21\equiv 0+v\cdot 21$ modulo $103$ | ||||
|         liefert, | ||||
|         was wiederum bedeutet, dass $21^{-1}=v$ in $\intgr/103\intgr$. | ||||
| 
 | ||||
|         Zunächst führen wird also den Euklidischen Algorithmus auf $a=103$ und $b=21$ aus: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{longtable}[mc]{|c|c|} | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \hline | ||||
|                     Restberechnung (symbolisch) &Restberechnung (Werte)\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \endhead | ||||
| $a = b\cdot q_{1} + r_{1}$ &$103 = 21\cdot 4 + 19$\\ | ||||
| $b = r_{1}\cdot q_{2} + r_{2}$ &$21 = 19\cdot 1 + 2$\\ | ||||
| $r_{1} = r_{2}\cdot q_{3} + r_{3}$ &$19 = 2\cdot 9 + \boxed{\mathbf{1}}$\\ | ||||
| $r_{2} = r_{3}\cdot q_{4} + r_{4}$ &$2 = 1\cdot 2 + 0$\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \hline | ||||
|             \end{longtable} | ||||
| 
 | ||||
|         Also gilt $\ggT(103, 21)=1$ wie erwartet. | ||||
|         Und jetzt kehren wir die Ausdrücke um, um die Koeffizienten $u$, $v$ zu bestimmen: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{longtable}[mc]{|c|c|} | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \hline | ||||
|                     Rest (symbolisch) &Rest (Werte)\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \endhead | ||||
| $r_{1} = a - 4\cdot b$ &$19 = 1\cdot a + -4\cdot b$\\ | ||||
| $r_{2} = b - 1\cdot r_{1}$ &$2 = -1\cdot a + 5\cdot b$\\ | ||||
| $r_{3} = r_{1} - 9\cdot r_{2}$ &$\boxed{1 = \mathbf{10}\cdot a + \mathbf{-49}\cdot b}$\\ | ||||
|                 \hline | ||||
|                 \hline | ||||
|             \end{longtable} | ||||
| 
 | ||||
|         Darum liefert uns das B\'ezout Lemma | ||||
|             ${1=10\cdot a - 49\cdot b=10\cdot 103-\boxed{49}\cdot 21}$. | ||||
|         Also gilt wie oben \fbox{$21^{-1}=-49=54$} in $\intgr/103\intgr$.\\ | ||||
|         (Man prüft dies: $21\cdot 54=1134=103\cdot 11+1\equiv 1$ modulo $103$. | ||||
|         Also ist das Ergebnis richtig!) | ||||
| 
 | ||||
|     %% SKA 6-7(d) | ||||
|     \item | ||||
|         Wir führen das Gaußverfahren zuerst in $\intgr$ durch, | ||||
|         nur achten wir darauf, niemals mit Vielfachen von $11$ oder $13$ | ||||
|         zu multiplizieren: | ||||
| 
 | ||||
|         \begin{algorithm}[\rtab][\rtab] | ||||
|             Gaußverfahren angewandt auf $(A|\mathbf{b})$: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 2 &-3 &0\\ | ||||
| 10 &7 &-5\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Wende die Zeilentransformation | ||||
|                 ${Z_{2}\leftsquigarrow Z_{2}-5\cdot Z_{1}}$ | ||||
|             an: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 2 &-3 &0\\ | ||||
| 0 &22 &-5\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Wir wenden die Zeilentransformation | ||||
|                 ${Z_{1}\leftsquigarrow 7\cdot Z_{1}+Z_{2}}$ | ||||
|             an und erhalten das äquivalente System (\textdagger): | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[bc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 14 &1 &-5\\ | ||||
| 0 &22 &-5\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
|         \end{algorithm} | ||||
| 
 | ||||
|         In $\intgr/11\intgr$ ist das System ab (\textdagger) | ||||
| 
 | ||||
|         \begin{algorithm}[\rtab][\rtab] | ||||
|             LGS modulo 11: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| \mathbf{3} &1 &6\\ | ||||
| 0 &0 &\mathbf{6}\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             $\Longrightarrow$ \fbox{System unlösbar}, da $6\neq 0$ in $\intgr/11\intgr$. | ||||
|         \end{algorithm} | ||||
| 
 | ||||
|         In $\intgr/13\intgr$ ist das System ab (\textdagger) | ||||
| 
 | ||||
|         \begin{algorithm}[\rtab][\rtab] | ||||
|             LGS modulo 13: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| 1 &1 &8\\ | ||||
| 0 &9 &8\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Wende die Zeilentransformationen | ||||
|                 ${Z_{1}\leftsquigarrow 9\cdot Z_{1}-\cdot Z_{2}}$ | ||||
|             an: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[mc]{c} | ||||
|                 \begin{matrix}{cc|c} | ||||
| \mathbf{9} &0 &-1\\ | ||||
| 0 &\mathbf{9} &8\\ | ||||
| \end{matrix}\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Daraus ergibt sich die Lösung in $\intgr/13\intgr$: | ||||
| 
 | ||||
|             \begin{mathe}[bc]{rclclcl} | ||||
|                 x_{1} &= &9^{-1}\cdot -1 | ||||
|                     &= &3\cdot -1 | ||||
|                     &= &\boxed{10}\\ | ||||
|                 x_{2} &= &9^{-1}\cdot 8 | ||||
|                     &= &3\cdot 8 | ||||
|                     &= &\boxed{11}.\\ | ||||
|             \end{mathe} | ||||
| 
 | ||||
|             Also ist \fbox{$\mathbf{x}=\begin{svector}10\\11\\\end{svector}$} | ||||
|             die Lösung des LGS in $\intgr/13\intgr$. | ||||
|         \end{algorithm} | ||||
| \end{enumerate} | ||||
| 
 | ||||
| %% SKA 6-8 | ||||
| \let\altsectionname\sectionname | ||||
| \def\sectionname{SKA} | ||||
| \setcounternach{section}{8} | ||||
| \section[Aufgabe 8]{} | ||||
|     \label{ska:6:ex:8} | ||||
| \let\sectionname\altsectionname | ||||
| 
 | ||||
| \begin{satz*} | ||||
|     Sei $p\in\mathbb{P}$ eine Primzahl. | ||||
|     Für jedes $m\in\intgr$ mit $p\ndivides m$ | ||||
|     ist die Abbildung | ||||
|         ${M_{m}:\intgr/p\intgr\to\intgr/p\intgr}$, | ||||
|     die vermöge $M_{m}([x])=[m]\cdot[x](=[mx])$ | ||||
|     wohldefiniert und injektiv. | ||||
|     Insbesondere existert ein $[x]\in\intgr/p\intgr$, | ||||
|     so dass $[m]\cdot [x]=[1]$. | ||||
| \end{satz*} | ||||
| 
 | ||||
|     \begin{einzug}[\rtab][\rtab] | ||||
|     \begin{proof} | ||||
|         Dass diese Abbildung wohldefiniert ist, folgt aus der Wohldefiniertheit | ||||
|         von Modularmultiplikation. | ||||
| 
 | ||||
|         \uwave{{\bfseries Injektivität:}}\\ | ||||
|         Seien $[x],[x']\in\intgr/p\intgr$. | ||||
|             Angenommen $M_{m}([x])=M_{m}([x'])$.\\ | ||||
|         \textbf{Zu zeigen:} $[x]=[x']$.\\ | ||||
|         Aus $M_{m}([x])=M_{m}([x'])$ | ||||
|         folgt $[mx]=[mx']$ per Konstruktion von der Abbildung $M_{m}$.\\ | ||||
|         Per Definition der Äquivalenzklassen | ||||
|         gilt somit $mx\equiv mx'$ modulo $p$.\\ | ||||
|         Daraus folgt ${p\divides (mx-mx')}$, | ||||
|         also ${p\divides m\cdot(x-x')}$.\\ | ||||
|         Da $p$ prim ist, gilt $p\divides m$ oder $p\divides (x-x')$ | ||||
|         (siehe \cite[Satz 3.4.14]{sinn2020}).\\ | ||||
|         Per Voraussetzung auf $m$ folgt daraus, dass $p\divides(x-x')$.\\ | ||||
|         Daraus folgt $x\equiv x'$ modulo $p$, | ||||
|         und somit $[x]=[x']$ per Definition der Äquivalenzklassen.\\ | ||||
|         Darum ist $M_{m}$ injektiv. | ||||
| 
 | ||||
|         Da nun $\intgr/p\intgr$ endlich ist, | ||||
|         sind injektive Abbildungen zwischen $\intgr/p\intgr$ und sich selbst | ||||
|         automatisch surjektiv.\\ | ||||
|         Per Surjektivität existiert ein Element $[x]\in\intgr/p\intgr$, | ||||
|         so dass $[1]=M_{m}([x])=[m]\cdot [x]$.\\ | ||||
|         Das heißt, $[m]$ ist invertierbar innerhalb $\intgr/p\intgr$. | ||||
|     \end{proof} | ||||
|     \end{einzug} | ||||
| 
 | ||||
| \textbf{Bemerkung.} | ||||
| Die letzte Aussage in diesem Satz gilt auch allgemeiner: | ||||
| Sind $n,m\in\intgr$ teilerfremd, dann ist $[m]$ innerhalb $\intgr/n\intgr$ | ||||
| invertierbar. | ||||
| Aber wenn $n$ nicht prim ist, können wir das o.\,s. Argument nicht verwenden, | ||||
| da das Zwischenresultat der Injektivität nicht mehr gilt. | ||||
| Stattdessen müssen wir schon das Lemma von B\'ezout anwenden. | ||||
| 
 | ||||
| \setcounternach{part}{3} | ||||
| \part{Quizzes} | ||||
| 
 | ||||
|  | ||||
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