diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Abbildungen.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Abbildungen.tex index d5d4c9d..54ff624 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Abbildungen.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Abbildungen.tex @@ -1,21 +1,23 @@ \section{Abbildungen} -\subsubsection{Überblick über Abbildungen} -Eine \begriff{Abbildung} $f$ von eine Menge $X$ in einer Menge $Y$ ist eine Vorschrift, die jedem $x \in X$ -auf eindeutige Weise genau ein Element $f(x) \in Y$ zuordnet. Man schreibt dies als -\begin{align} -f: -\begin{cases} -X \to Y \\ x \mapsto y -\end{cases}\notag -\end{align} -oder $f: X \to Y, x \mapsto y$ oder noch einfacher $f: X \to Y$. Dabei heißt $X$ die -\begriff{Definitionsmenge} und $Y$ die \begriff{Zielmenge} von $f$. Zwei Abbildungen heißen \begriff[Abbildung!]{gleich}, wenn ihre -Definitionsmengen und Zielmengen gleich sind und sie jedem $x \in X$ das selbe Element -$y \in Y$ zuordnen. Die Abbildungen von $X$ nach $Y$ bilden wieder eine Menge, welche wir -mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ +\begin{overview}[Abbildungen] + Eine \begriff{Abbildung} $f$ von eine Menge $X$ in einer Menge $Y$ ist eine Vorschrift, die jedem $x \in X$ + auf eindeutige Weise genau ein Element $f(x) \in Y$ zuordnet. Man schreibt dies als + \begin{align} + f: + \begin{cases} + X \to Y \\ x \mapsto y + \end{cases}\notag + \end{align} + oder $f: X \to Y, x \mapsto y$ oder noch einfacher $f: X \to Y$. Dabei heißt $X$ die + \begriff{Definitionsmenge} und $Y$ die \begriff{Zielmenge} von $f$. Zwei Abbildungen heißen \begriff[Abbildung!]{gleich}, wenn ihre + Definitionsmengen und Zielmengen gleich sind und sie jedem $x \in X$ das selbe Element + $y \in Y$ zuordnen. Die Abbildungen von $X$ nach $Y$ bilden wieder eine Menge, welche wir + mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. +\end{overview} \begin{example} + \proplbl{1_2_2} \begin{itemize} \item Abbildungen mit Zielmenge $\mathbb R$ nennt man Funktion: $f: \mathbb R \to \mathbb R, x \mapsto x^2$ @@ -58,8 +60,17 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ \end{itemize} \end{example} +\begin{example} + \begin{itemize} + \item Die identische Abbildung $\id_X:X\to X$ ist stets bijektiv. + \item Für jede Teilmenge $A\subseteq X$ ist die Inklusionsabbildung $\iota_A:A\to X$ injektiv, aber im Allgemeinen nicht surjektiv. + \item Die Funktion $f:\real\to\real_{\ge 0}$ mit $x\mapsto x^2$ ist surjektiv, aber nicht injektiv. + \item Die Funktion $f:\real\to\real$ mit $x\mapsto x^3$ ist bijektiv. + \end{itemize} +\end{example} \begin{definition}[Einschränkung] + \proplbl{1_2_6} Sei $f: x \mapsto y$ eine Abbildung. Für $A \subset X$ definiert man die \begriff{Einschränkung}/Restrikton von $f$ auf $A$ als die Abbildung \begin{align} @@ -73,6 +84,7 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ \end{definition} \begin{remark} + \proplbl{1_2_7} Man ordnet der Abbildung $f: X \to Y$ auch die Abbildungen $\mathcal P(X) \to \mathcal P(Y)$ und $\mathcal P(Y) \to \mathcal P(X)$ auf den Potenzmengen zu. Man benutzt hier das gleiche Symbol $f(…)$ sowohl für die Abbildung $f: X \to Y$ als auch für $f: P(X) \to P(Y)$, was @@ -80,11 +92,12 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ In anderen Vorlesungen wird für $y \in Y$ auch $f^{-1}(y)$ statt $f^{-1}(\{y\})$ geschrieben. \\ \end{remark} -\begin{example} +\begin{remark} + \proplbl{1_2_8} Genau dann ist $f: X \to Y$ surjektiv, wenn $\Image(f)=Y$ \\ Genau dann ist $f: X \to Y \begin{cases} $injektiv$ \\ $surjektiv$ \\ $bijektiv$ \end{cases}$, wenn $|f^{-1}(\{y\})| = \begin{cases} \le 1 \\ \ge 1 \\ =1 \end{cases} \quad \forall y \in Y$ \\ -\end{example} +\end{remark} \begin{definition}[Komposition] Sind $f: X \to Y$ und $g: Y \to Z$ Abbildungen, so ist die @@ -98,6 +111,7 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ \end{definition} \begin{proposition} + \proplbl{1_2_10} Die Abbildung von Kompositionen ist assoziativ, d.h. es gilt: \begin{align} h \circ (g \circ f) = (h \circ g)\circ f\notag @@ -111,7 +125,7 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ \begin{definition}[Umkehrabbildung] Ist $f: X \to Y$ bijektiv, so gibt es zu jedem $y \in Y$ - genau ein $x_y \in X$ mit $f(x_y)=y$, durch + genau ein $x_y \in X$ mit $f(x_y)=y$ (\propref{1_2_7}), durch \begin{align} f^{-1}: \begin{cases} Y \to X \\ y \mapsto x_y @@ -129,21 +143,22 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ \end{proposition} \begin{proof} Es ist $f^{-1}\in \Abb(X,X)$ und $f\circ f^{-1}\in \Abb(Y,Y)$. Für $y\in Y$ ist $(f\circ f^{-1})(x)= - f(f^{-1}(y))=y=id_Y$. Für $x\in X$ ist deshalb $f((f^{-1}\circ f)(x))=(f\circ (f^{-1}\circ f))(x)= - ((f\circ f^{-1})\circ f)(x)=(id_Y \circ f)(x)=f(x)$. Da $f$ injektiv, folgt $f^{-1}\circ f=id_X$. + f(f^{-1}(y))=y=\id_Y$. Für $x\in X$ ist deshalb $f((f^{-1}\circ f)(x))=(f\circ (f^{-1}\circ f))(x)\overset{\propref{1_2_10}}{=} + ((f\circ f^{-1})\circ f)(x)=(\id_Y \circ f)(x)=f(x)$. Da $f$ injektiv, folgt $f^{-1}\circ f=\id_X$. \end{proof} \begin{remark} + \proplbl{1_2_13} Achtung, wir verwenden hier das selbe Symbol $f^{-1}$ für zwei verschiedene Dinge: Die Abbildung - $f^{-1}: \mathcal P(X) \to \mathcal P(Y)$ existiert für jede Abbildung $f: X \to Y$, aber die - Umkehrabbildung $f^{-1}: Y \to X$ existiert nur für bijektive Abbildungen $f: X \to Y$. + $f^{-1}: \mathcal P(X) \to \mathcal P(Y)$ aus \propref{1_2_6} existiert für jede Abbildung $f: X \to Y$, aber die + Umkehrabbildung $f^{-1}: Y \to X$ aus \propref{1_2_10} existiert nur für bijektive Abbildungen $f: X \to Y$. \end{remark} \begin{definition}[Familie] Seien $I$ und $X$ Mengen. Eine Abbildung $x: I \to X, i \mapsto x_i$ nennt man \begriff{Familie} von Elementen von $X$ mit einer Indexmenge I (oder I-Tupel von Elementen von $X$) und schreibt diese auch als $(x_i)_{i \in I}$. Im Fall $I=\{1,2,...,n\}$ - identifiziert man die I-Tupel auch mit den n-Tupeln. Ist $(x_i)_{i \in I}$ eine Familie von + identifiziert man die I-Tupel auch mit den n-Tupeln aus \propref{1_1_8}. Ist $(x_i)_{i \in I}$ eine Familie von Teilmengen einer Menge $X$, so ist \begin{itemize} \item $\bigcup X_i = \{x \in X \mid \exists i \in I(x \in X)\}$ @@ -169,4 +184,8 @@ mit $\Abb(X,Y)$ bezeichnen. \\ x \in X$ genau ein Paar $(x,y)$ mit $y \in Y$ enthält. Die Abbildungsvorschrift schickt dann $x \in X$ auf das eindeutig bestimmte $y \in Y$ mit $(x,y) \in \Gamma$. Es ist dann $\Gamma = \Gamma_f$. +\end{remark} + +\begin{remark} + In anderen Vorlesungen wird die Zielmenge nicht immer als Teil der Definition einer Abbildung aufgefasst, d.h. man betrachtet zwei Abbildungen $f:X\to Y$ und $g:X\to Z$ mit gleicher Definitionsmenge dann als gleich, wenn $f(x)=g(x)$ für alle $x\in X$. Dies ist gleichbedeutend mit $\Gamma_f=\Gamma_g$. So würde man dann zum Beispiel $f_1$ und $f_2$ aus \propref{1_2_2} als gleich auffassen. \end{remark} \ No newline at end of file diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Basis_und_Dimension.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Basis_und_Dimension.tex index a1fc859..f49e596 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Basis_und_Dimension.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Basis_und_Dimension.tex @@ -14,6 +14,9 @@ Sei $(x_i)$ eine Familie von Elementen von $V$. Genau dann ist $(x_i)$ eine Basis von $V$, wenn sich jedes $x \in V$ auf eindeutige Weise als Linearkombination der $(x_i)$ schreiben lässt. \end{proposition} +\begin{proof} + Dies folgt sofort aus \propref{2_2_10} +\end{proof} \begin{example} \begin{itemize} @@ -27,6 +30,7 @@ \end{example} \begin{proposition} + \propref{2_3_5} Für eine Familie $(x_i)$ von Elementen von $V$ sind äquivalent: \begin{itemize} \item $B$ ist eine Basis von $V$. @@ -39,13 +43,13 @@ \begin{itemize} \item $1 \Rightarrow 2$: Sei $B$ eine Basis von $V$ und $J$ eine echte Teilmenge von $I$. Nach Definition ist $B$ ein Erzeugendensystem. Wähle $i_0 \in I\backslash J$. Da $(x_i)$ linear unabhängig ist, ist $x_{i_0}$ keine Element - $\Span_K((x_i)_{i \in I\backslash \{i_0\}}) \ge \Span_K((x_i)_{i \in J})$. Insbesondere ist $(x_i)_{i\in J}$ kein + $\Span_K((x_i)_{i \in I\backslash \{i_0\}}) \supseteq \Span_K((x_i)_{i \in J})$ (\propref{2_2_9}). Insbesondere ist $(x_i)_{i\in J}$ kein Erzeugendensystem von $V$. \item $2 \Rightarrow 3$: Sei $B$ ein minimales Erzeugendensystem und $(x_i)_{i \in J}$ eine Familie mit $J$ echter Obermenge von $I$. Wäre $(x_i)$ linear abhängig, so gäbe es ein $i_0$ mit $\Span_K((x_i)_{i \in I\backslash \{i_0\}}) = \Span_K((x_i)_{i \in I})=V$ im Widerspruch zur Minimalität von $B$. Also ist $B=(x_i)$ linear unabhängig. Wähle $j_0 \in J\backslash I$. Dann ist $x_{j_0} \in V=\Span_K(x_i) \le \Span_K((x_i)_{i \in - J\backslash \{j_0\}})$ und somit ist $(x_i)_{i\in J}$ linear abhängig. + J\backslash \{j_0\}})$ und somit ist $(x_i)_{i\in J}$ linear abhängig nach \propref{2_2_9}. \item $3 \Rightarrow 1$: Sei $B$ nun maximal linear unabhängig. Angenommen $B$ wäre kein Erzeugendensystem. Dann gibt es ein $x\in V \backslash \Span_K(x_i)$. Definiere $J=I \cup \{j_0\}$ mit $j_0 \notin I$ und $x_{j_0}:=x$. Aufgrund der Maximalität von $B$ ist $(x_i)$ linear abhängig, es gibt als Skalare $\lambda$, $(\lambda_i)$, nicht @@ -66,23 +70,25 @@ \text{J ist Erzeugendensystem von }V\}$. Da $I$ endlich ist, ist auch $\mathcal J$ endlich. Da $(x_i)$ Erzeugendensystem ist, ist $I\in J$, insbesondere $\mathcal J\neq\emptyset$. Es gibt deshalb ein bezüglich Inklusion minimales $J_0\in \mathcal J$, d.h. $J_1 \in \mathcal J$ so gilt nicht $J_1 \subsetneq J_0$. Deshalb - ist $(x_i)_{i\in J_0}$ eine Basis von $V$. + ist $(x_i)_{i\in J_0}$ eine Basis von $V$ (\propref{2_3_5}). \end{proof} \begin{conclusion} + \proplbl{2_3_7} Jeder endlich erzeugte $K$-Vektorraum besitzt eine endliche Basis. \end{conclusion} \begin{remark} - \begin{itemize} - \item Der Beweis des Theorems liefert ein konstruktives Verfahren: Ist $(x_1,...,x_n)$ ein endliches - Erzeugendensystem von $V$, so prüfe man, ob es ein $i_0$ mit $x_{i_0} \in \Span_K((x_i)_{i\neq i_0})$ gibt. - Falls Nein, ist $(x_1,...,x_n)$ eine Basis von $V$. Falls Ja, macht man mit $(x_1,...,x_{i_{0-1}}, x_{i_{0+1}}, - ...,x_n)$ weiter. - \item Man kann jedoch zeigen, dass jeder Vektorraum eine Basis besitzt. Die Gültigkeit der Aussage hängt jedoch - von bestimmten mengentheoretischen Axiomen ab, auf die wir an dieser Stelle nicht eingehen werden. Siehe dazu - LAAG 2. Semester. - \end{itemize} + Der Beweis von \propref{2_3_6} liefert ein konstruktives Verfahren: Ist $(x_1,...,x_n)$ ein endliches + Erzeugendensystem von $V$, so prüfe man, ob es ein $i_0$ mit $x_{i_0} \in \Span_K((x_i)_{i\neq i_0})$ gibt. + Falls Nein, ist $(x_1,...,x_n)$ eine Basis von $V$. Falls Ja, macht man mit $(x_1,...,x_{i_{0-1}}, x_{i_{0+1}}, + ...,x_n)$ weiter. +\end{remark} + +\begin{remark} + Man kann jedoch zeigen, dass jeder Vektorraum eine Basis besitzt. Die Gültigkeit der Aussage hängt jedoch + von bestimmten mengentheoretischen Axiomen ab, auf die wir an dieser Stelle nicht eingehen werden. Siehe dazu + LAAG 2. Semester. \end{remark} \begin{lemma}[Austauschlemma] @@ -119,13 +125,13 @@ $V$ ist. \end{proof} -\begin{conclusion} +\begin{conclusion}[Basisergänzungssatz] Ist $V$ endlich erzeugt, so lässt sich jede linear unabhängige Familie zu einer Basis ergänzen: Ist $(x_1,...,x_n)$ linear unabhängig, so gibt es $m\ge n$ und $x_{n+1},x_{n+2},...,x_m$ für die $(x_1,...,x_n, x_{n+1},...,x_m)$ eine Basis von $V$ ist. \end{conclusion} \begin{proof} - Nach dem Basisauswahlsatz (\propref{2_3_6}) besitzt $V$ eine endliche Basis, die Behauptung folgt somit aus dem \person{Steinitz}'schen Austauschsatz (\propref{2_3_10}). + Nach dem Basisauswahlsatz (\propref{2_3_6} und \propref{2_3_7}) besitzt $V$ eine endliche Basis, die Behauptung folgt somit aus dem \person{Steinitz}'schen Austauschsatz (\propref{2_3_10}). \end{proof} \begin{conclusion} @@ -141,7 +147,7 @@ Ist $V$ endlich erzeugt, so haben alle Basen von $V$ die gleiche Mächtigkeit. \end{conclusion} \begin{proof} - Besitzt $V$ eine endliche Basis, so folgt deshalb die Behauptung aus \propref{2_3_12}. + $V$ besitzt eine endliche Basis (\propref{2_3_7}), deshalb folgt die Behauptung aus \propref{2_3_12}. \end{proof} \begin{definition}[Dimension] @@ -162,7 +168,7 @@ \begin{remark} \begin{itemize} \item $V$ ist genau dann endlich erzeugt, wenn $\dim_K(V)< \infty$. - \item $\dim_K(V)=\min\{|B| \mid \Span_K(B)=V\}=\max\{|B| \mid B\text{ linear unabhängig}\}$ + \item Mit \propref{2_3_5} $\dim_K(V)=\min\{|B| \mid \Span_K(B)=V\}=\max\{|B| \mid B\text{ linear unabhängig}\}$ \end{itemize} \end{remark} diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Definition_und_Beispiele.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Definition_und_Beispiele.tex index a901bd3..d6fd182 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Definition_und_Beispiele.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Definition_und_Beispiele.tex @@ -96,7 +96,7 @@ In diesem Kapitel sei $K$ ein Körper. ist $W$ ein Untervektorraum. \item $\Leftarrow$: Nach (UV1) und (UV2) lassen sich $+$ und $\cdot$ einschränken zu Abbildungen $+_w$: $W \times W \to W$ und $\cdot_w$: $K \times W \to W$. Nach (UV1) ist abgeschlossen und unter der Addition und für $x \in W$ ist auch $-x= - (-1)x \in W$ nach (UV2), $W$ ist somit Untergruppe von $(V,+)$. Insbesondere ist $(W,+)$ eine abelsche Gruppe, erfüllt + (-1)x \in W$ nach (UV2), $W$ ist somit Untergruppe von $(V,+)$. Insbesondere ist $(W,+)$ eine abelsche Gruppe (\propref{1_3_14}), erfüllt also (V1). Die Verträglichkeit (V2) ist für $\lambda,\mu \in K$ und $x,y \in W$ gegeben, da sie auch für $x,y \in V$ erfüllt ist. Somit ist $(W,+_w,\cdot_w)$ ein $K$-Vektorraum. \end{itemize} @@ -117,13 +117,14 @@ In diesem Kapitel sei $K$ ein Körper. \end{itemize} \item In der Analysis werden Sie verschiedene Untervektorraum des $\mathbb R$-Vektorraum $\Abb(\mathbb R,\mathbb R)$ kennenlernen, etwa den Raum $\mathcal C(\mathbb R,\mathbb R)$ der stetigen Funktionen und den Raum $\mathcal C^{-1}(\mathbb R,\mathbb - R)$ der stetig differenzierbaren Funktionen. Die Menge der Polynomfunktionen $\{\tilde f\mid \tilde f\in \mathbb R[X]\}$ bildet + R)$ der stetig differenzierbaren Funktionen. Die Menge der Polynomfunktionen $\{\tilde f\mid \tilde f\in \mathbb R[X]\}$ (vgl. \propref{1_6_7}) bildet einen Untervektorraum des $\mathbb R$-Vektorraum $\mathcal C^{-1}(\mathbb R,\mathbb R)$ \end{itemize} \end{example} \begin{lemma} + \proplbl{2_1_10} Ist $V$ ein Vektorraum und $(W_i)_{i \in I}$ eine Familie von Untervektorraum von $V$, so ist auch $W=\bigcap W_i$ ein Untervektorraum von $V$. \end{lemma} @@ -141,7 +142,7 @@ In diesem Kapitel sei $K$ ein Körper. \end{proposition} \begin{proof} Sei $\mathcal V$ die Menge aller Untervektorraum von $X$, die $X$ enthalten. Sei $W=\bigcap \mathcal V$. Damit ist - $W$ ein Untervektorraum von $V$ der $X$ enthält. + $W$ ein Untervektorraum (\propref{2_1_10}) von $V$ der $X$ enthält. \end{proof} \begin{definition}[Erzeugendensystem] diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Gruppen.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Gruppen.tex index 2f20bae..37e04ae 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Gruppen.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Gruppen.tex @@ -12,8 +12,8 @@ \begin{example} \begin{itemize} - \item Für jede Menge $X$ ist $(\Abb(X,Y), \circ)$ eine Halbgruppe mit dem neutralen Element - $id_x$, also ein Monoid. + \item Für jede Menge $X$ ist $(\Abb(X,Y), \circ)$ eine Halbgruppe (\propref{1_2_10}) mit dem neutralen Element + $\id_x$, also ein Monoid. \item $\mathbb N$ bildet mit der Addition eine Halbgruppe $(\mathbb N,+)$, aber kein Monoid, da die 0 nicht in Fehm's Definition der natürlichen Zahlen gehörte \item $\mathbb N_0$ bildet mit der Addition ein Monoid $(\mathbb N_0,+)$ @@ -61,7 +61,7 @@ Ein $x'$ heißt \begriff{inverses Element} zu $x$. \\ \begin{itemize} \item Eine triviale Gruppe besteht nur aus ihrem neutralen Element. Tatsächlich ist $G=\{e\}$ mit $e*e=e$ eine Gruppe. - \item Sei $X$ eine Menge. Die Menge $Sym(X) := \{f \in \Abb(X,X) \mid f$ ist bijektiv$\}$ der + \item Sei $X$ eine Menge. Die Menge $\Sym(X) := \{f \in \Abb(X,X) \mid f$ ist bijektiv$\}$ der Permutationen von $X$ bildet mit der Komposition eine Gruppe $(\Sym(X),\circ)$, die \begriff[Gruppe!]{symmetrische Gruppe} auf $X$. Für $n \in \mathbb N$ schreibt man $S_n := \Sym(\{1,2,...,n\})$. Für $n \ge 3$ ist $S_n$ nicht abelsch. @@ -96,6 +96,7 @@ In abelschen Gruppen notiert man Ausdrücke auch mit dem Summen- und Produktzeic \end{proof} \begin{proposition} + \proplbl{1_3_10} Sei $(G,\cdot)$ eine Gruppe. Für $a,b \in G$ haben die Gleichungen $ax=b$ und $ya=b$ eindeutige Lösungen in $G$, nämlich $x=a^{-1} \cdot b$ und $y=b \cdot a^{-1}$. Insbesondere gelten die folgenden Kürzungsregeln: $ax=ay \Rightarrow x=y$ und $xa=ya @@ -162,6 +163,7 @@ In abelschen Gruppen notiert man Ausdrücke auch mit dem Summen- und Produktzeic \end{definition} \begin{proposition} + \proplbl{1_3_14} Sei $(G,\cdot)$ eine Gruppe und $\emptyset \neq H \subset G$. Genau dann ist $H$ eine Untergruppe von $G$, wenn sich die Verknüpfung $\cdot: G \times G \to G$ zu einer Abbildung $\cdot_H: H \times H \to H$ einschränken lässt (d.h. $\cdot\vert_{H \times H}= @@ -187,6 +189,7 @@ In abelschen Gruppen notiert man Ausdrücke auch mit dem Summen- und Produktzeic \end{remark} \begin{example} + \proplbl{1_3_16} \begin{itemize} \item Jede Gruppe $G$ hat die triviale Untergruppe $H=\{e_G\}$ und $H=G$ \item Ist $H \le G$ und $K \le H$, so ist $K \le G$ (Transitivität) @@ -220,7 +223,7 @@ In abelschen Gruppen notiert man Ausdrücke auch mit dem Summen- und Produktzeic eine weitere Untergruppe von $G$, die $X$ enthält, so ist $H \subset H'$. \end{proposition} \begin{proof} - Sei $\mathcal{H}$ die Menge aller Untergruppen von $G$, die $X$ enthalten. Nach \propref{1_3_17} %TODO: Verlinkung + Sei $\mathcal{H}$ die Menge aller Untergruppen von $G$, die $X$ enthalten. Nach \propref{1_3_17} ist $H:= \bigcap \mathcal{H} := \bigcap H$ eine Untergruppe von $G$. Da $X \subset H'$ für jedes $H' \in \mathcal H$ ist auch $X \subset H$. Nach Definition ist $H$ in jedem $H' \le G$ mit $X \subset H'$ @@ -240,7 +243,7 @@ In abelschen Gruppen notiert man Ausdrücke auch mit dem Summen- und Produktzeic \item Die leere Menge $X=\emptyset \le G$ erzeugt stets die triviale Untergruppe $\langle \emptyset\rangle =\{e\} \le G$ \item Jede endliche Gruppe $G$ ist endlich erzeugt $G=\langle G\rangle$ - \item Für $n \in \mathbb{N}_0$ ist $n\mathbb{Z}=\langle n\rangle \le \mathbb{Z}$. Ist $H \le \mathbb{Z}$ + \item Für $n \in \mathbb{N}_0$ ist $n\mathbb{Z}=\langle n\rangle \le \mathbb{Z}$. Nach \propref{1_3_16} ist $n\in n\whole\le\whole$. Ist $H \le \mathbb{Z}$ mit $n \in H$, so ist auch $kn=nk=n+n+...+n \in H$ und somit auch $n\mathbb{Z} \le H$. \end{itemize} \end{example} \ No newline at end of file diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Koerper.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Koerper.tex index 6d26598..40a2b16 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Koerper.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/TeX_files/Koerper.tex @@ -6,7 +6,7 @@ \end{definition} \begin{remark} - Ein Körper ist stets nullteilerfrei und $(K\backslash\{0\}, \cdot)$ ist eine abelsche + Nach \propref{1_4_13} ist ein Körper ist stets nullteilerfrei und $(K\backslash\{0\}, \cdot)$ ist eine abelsche Gruppe. Ein Körper ist also ein Tripel $(K,+,\cdot)$ bestehend aus einer Menge $K$ und 2 Verknüpfungen $+: K \times K \to K$ und $\cdot: K \times K \to K$, für die gelten: \\ (K1): $(K,+)$ ist eine abelsche Gruppe \\ @@ -49,21 +49,22 @@ \begin{lemma} + \proplbl{1_5_7} Sei $a \in \mathbb Z$ und sei $p$ eine Primzahl, die $a$ nicht teilt. Dann gibt es $b,k \in \mathbb Z$ mit $ab+kp=1$. \end{lemma} \begin{proof} Sei $n \in \mathbb N$ die kleinste natürliche Zahl der Form $n=ab+kp$. Angenommen, $n \ge 2$. Schreibe - $a=qp+r$ mit $q,r \in \mathbb Z$ und $0 \le r < p$. Aus der Nichtteilbarkeit von $a$ folgt $r \neq 0$, also + $a=qp+r$ mit $q,r \in \mathbb Z$ und $0 \le r < p$ (\propref{1_4_6}). Aus der Nichtteilbarkeit von $a$ folgt $r \neq 0$, also $r \in \mathbb N$. Wegen $r=a\cdot 1-qp$ ist $n\le r$. Da $p$ Primzahl ist und $2\le n\le r < p$, gilt $n$ teilt - nicht $p$. Schreibe $p=c\cdot n+m$ mit $c,m \in \mathbb Z$ und $0 \le mn_0(a_k=0)\} \notag \end{align} @@ -26,7 +26,7 @@ Wir definieren Addition und Multiplikation auf $R[X]$: \begin{itemize} \item $(a_k)_{k \in \mathbb N_0}+(b_k)_{k \in \mathbb N_0}=(a_k+b_k)_{k \in \mathbb N_0}$ \item $(a_k)_{k \in \mathbb N_0}\cdot (b_k)_{k \in \mathbb N_0}=(c_k)_{k \in \mathbb N_0}$ mit - $c_k = \sum \limits_{j=0}^{k} a_jb_{k-j}$ + $c_k = \sum _{j=0}^{k} a_jb_{k-j}$ \end{itemize} $\newline$ @@ -75,13 +75,14 @@ man $f$ \begriff[Polynom!]{konstant}, \begriff[Polynom!]{linear} bzw. \begriff[P \end{proof} \begin{theorem}[Polynomdivision] + \proplbl{1_6_5} Sei $K$ ein Körper und sei $0 \neq g \in K[X]$. Für jedes Polynom $f \in K[X]$ gibt es eindeutig bestimmte $g,h,r \in K[X]$ mit $f=gh+r$ und $\deg(r)<\deg(g)$. \end{theorem} \begin{proof} Existenz und Eindeutigkeit \begin{itemize} - \item Existenz: Sei $n=\deg(f)$, $m=\deg(g)$, $f=\sum \limits_{k=0}^{n} a_kX^k$, $g=\sum \limits_{k=0}^{m} b_kX^k$ \\ + \item Existenz: Sei $n=\deg(f)$, $m=\deg(g)$, $f=\sum _{k=0}^{n} a_kX^k$, $g=\sum _{k=0}^{m} b_kX^k$ \\ Induktion nach $n$ bei festem $g$. \\ IA: Ist $n0$ hat eine Nullstelle in $K$. - \item Jedes Polynom $f \in K[X]$ zerfällt in Linearfaktoren, also $f(X)=a\cdot \prod \limits_{i=1}^n + \item Jedes Polynom $f \in K[X]$ zerfällt in Linearfaktoren, also $f(X)=a\cdot \prod _{i=1}^n (X-\lambda_i)$ mit $n=\deg(f), a, \lambda_i \in K$. \end{itemize} \end{proposition} @@ -192,9 +196,9 @@ man $f$ \begriff[Polynom!]{konstant}, \begriff[Polynom!]{linear} bzw. \begriff[P \item $1 \Rightarrow 2:$ Induktion nach $n=\deg(f)$ \\ Ist $n\le0$, so ist nichts zu zeigen. \\ Ist $n>0$, so hat $f$ eine Nullstelle $\lambda_n \in K$, somit $f(X)=(X-\lambda_n)\cdot g(X)$ mit $g(X) \in K[X]$ - und $\deg(g)=n-1$, Nach IV ist $g(X)=a\cdot \prod \limits_{i=1}^n (X-\lambda_i)$. Somit ist $f(X)=a\cdot \prod - \limits_{i=1}^n (X-\lambda_i)$. - \item $2 \Rightarrow 1:$ Sei $f \in K[X]$ mit $n=\deg(f)>0$. Damit gilt $f(X)=a\cdot \prod \limits_{i=1}^n (X-\lambda_i)$. + und $\deg(g)=n-1$, Nach IV ist $g(X)=a\cdot \prod _{i=1}^n (X-\lambda_i)$. Nach \propref{1_6_9} ist $f(X)=a\cdot \prod + _{i=1}^n (X-\lambda_i)$. + \item $2 \Rightarrow 1:$ Sei $f \in K[X]$ mit $n=\deg(f)>0$. Damit gilt $f(X)=a\cdot \prod _{i=1}^n (X-\lambda_i)$. Da $n>0$, hat $f$ z.B. die Nullstelle $\lambda_1$. \end{itemize} \end{proof} diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.pdf b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.pdf index cbec331..1e3176f 100644 Binary files a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.pdf and b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.pdf differ diff --git a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.tex b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.tex index 4824492..a014a22 100644 --- a/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.tex +++ b/1. Semester/LAAG_ueberarbeitet/Vorlesung LAAG.tex @@ -199,7 +199,20 @@ hidealllines=true,% innerleftmargin=10pt,% ]{*example}{\hspace*{-10pt}\rule{5pt}{5pt}\hspace*{5pt}Beispiel} -\newtheorem{overview}[theorem]{Überblick} + +\newmdtheoremenv[% + outerlinewidth=3pt,% + linecolor=black,% + topline=false,% + rightline=false,% + bottomline=false,% + leftline=false, + innertopmargin=0pt,% + innerbottommargin=-0pt,% + frametitlefont=\normalfont\bfseries\color{black},% + skipabove=5pt,% + skipbelow=10pt,% +]{overview}[theorem]{Überblick} \newmdtheoremenv[% style=boxedtheorem,% @@ -549,7 +562,7 @@ %change headings: \titlelabel{\thetitle.\quad}%. behind section/sub... (3. instead of 3) -\counterwithout{section}{chapter} +%\counterwithout{section}{chapter} \renewcommand{\thechapter}{\Roman{chapter}} \renewcommand{\thepart}{\Alph{part}} %italic chapters (due to titlesec package some more stuff) @@ -599,7 +612,7 @@ \markright{\thesection.\ #1}{}} %change numbering of equations to be section by section -\counterwithout{equation}{section} +%\counterwithout{equation}{section} \title{\textbf{Lineare Algebra WS2017/18}} \author{Dozent: Prof. Dr. Arno Fehm}