From 525c4e5f11dcb5d6145364afc24996fb3371ac33 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Henry Haustein <31316025+henrydatei@users.noreply.github.com> Date: Sun, 21 Jan 2018 17:15:39 +0100 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?alte=20Beweise=20hinzugef=C3=BCgt?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- Vorlesung LAAG.tex | 27 +++++++++++++++++++++------ 1 file changed, 21 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/Vorlesung LAAG.tex b/Vorlesung LAAG.tex index a68812c..b265c71 100644 --- a/Vorlesung LAAG.tex +++ b/Vorlesung LAAG.tex @@ -273,6 +273,10 @@ \textbf{Satz:} Die Abbildung von Kompositionen ist assotiativ, d.h. es gilt: $h \circ (g \circ f) = (h \circ g)\circ f$. \end{framed} + \textit{Beweis: \\ + Sowohl $h\circ (g\circ f)$ als auch $(h\circ g)\circ f$ haben die Definitionsmenge $X$ und die Zielmenge + $W$ und für jedes $x\in X$ ist $(h\circ (g\circ f))(x)=h((g\circ f)(x))=h(g(f(x)))=(h\circ g)(f(x)) = + ((h\circ g)\circ f)(x)$.} \begin{mdframed}[backgroundcolor=blue!20] \textbf{Definition Umkehrabbildung:} Ist $f: X \to Y$ bijektiv, so gibt es zu jedem $y \in Y$ @@ -284,6 +288,11 @@ \textbf{Satz:} Ist die Abbildung $f: X \to Y$ bijektiv, so gilt $f^{-1} \circ f = id_x$ und $f \circ f^{-1} = id_y$. \end{framed} + \textit{Beweis: \\ + 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 $f^{-1}\circ f=id_X$.} + $\newline$ \textbf{Bemerkung:} \\ Achtung, wir verwenden hier das selbe Symbol $f^{-1}$ f\"ur zwei verschiedene Dinge: Die Abbildung @@ -343,6 +352,9 @@ \textbf{Satz (Eindeutigkeit des neutralen Elements):} Ein Monoid $(G,*)$ hat genau ein neutrales Element. \end{framed} + \textit{Beweis: \\ + Nach Definition besitzt $(G,*)$ mindestens ein neutrales Element. Seien $e_1,e_2\in G$ neutrale Elemente. Dann + ist $e_1=e_1 * e_2=e_2$. Damit besitzt $(G,*)$ höchstens ein neutrales Element, also genau ein neutrales Element.} \begin{mdframed}[backgroundcolor=blue!20] \textbf{Definition abelsche Gruppe:} Eine Gruppe ist ein Monoid $(G,*)$ mit dem neutralen Element @@ -367,6 +379,10 @@ \textbf{Satz (Eindeutigkeit des Inversen):} Ist $(G,*)$ eine Gruppe, so hat jedes $x \in G$ genau ein inverses Element. \end{framed} + \textit{Beweis: \\ + Nach Definition hat jedes $x\in G$ mindestens ein Inverses. Seien $x',x''\in G$ inverse Elemente zu $x$. Dann ist + $x'=x'*e=x'*(x*x'')=(x'*x)*x''=e*x''=x''$. Es gibt also genau ein Inverses zu $x$.} + $\newline$ \textbf{Beispiele:} \\ \begin{compactitem} @@ -396,6 +412,10 @@ \textbf{Satz:} Sei $(G,\cdot)$ eine Gruppe. F\"ur $x,y \in G$ gelten $(x^{-1})^{-1}=x$ und $(xy)^{-1}=x^{-1} \cdot x^{-1}$. \end{framed} + \textit{Beweis: \\ + Nach Definition erfüllt $z=x$ die Identitäten $x^{-1}z=zx^{-1}=1$ und somit ist $(x^{-1})^{-1}=z=x$. Ebenso ist + $(y^{-1}x^{-1})\cdot (xy)=y^{-1}(x^{-1}x)y=1$ und $(xy)\cdot (x^{-1}y^{-1})=x(yy^{-1})x^{-1}=1$, also $y^{-1} + x^{-1}=(xy)^{-1}$.} \begin{framed} \textbf{Satz:} Sei $(G,\cdot)$ eine Gruppe. F\"ur $a,b \in G$ haben die Gleichungen $ax=b$ und @@ -403,7 +423,6 @@ Insbesondere gelten die folgenden K\"urzungsregeln: $ax=ay \Rightarrow x=y$ und $xa=ya \Rightarrow x=y$. \end{framed} - \textit{Beweis: \\ Es ist $a \cdot a^{-1} \cdot b = 1b=b$, also ist $x=a^{-1} \cdot b$ eine L\"osung. Ist umgekehrt $ax=b$ mit $x \in G$, so ist $a^{-1} \cdot b = a^{-1} \cdot ax = 1x = x$ die L\"osung und somit @@ -468,7 +487,6 @@ \iota_H \circ \cdot_H$, wobei $\iota_H \cdot \cdot_H \to G$ die Inklusionsabbildung ist) und $(H,\cdot_H)$ eine Gruppe ist. \end{framed} - \textit{Beweis: \\ Hinrichtung: Sei $H$ eine Untergruppe von $G$. Nach (UG1) ist $Image(\cdot|_{H \times H}) \subset H$ und somit l\"asst sich $\cdot$ zu einer Abbildung $\cdot_H: H \times H \ to H$ einschr\"anken. Wir @@ -501,7 +519,6 @@ \textbf{Lemma:} Ist $G$ eine Gruppe und $(H_i)_{i \in I}$ eine Familie von Untergruppen von $G$, so ist auch $H := \bigcap H_i$ eine Untergruppe von $G$. \end{framed} - \textit{Beweis: Wir haben 3 Dinge zu zeigen\\ \begin{compactitem} \item $H \neq \emptyset:$ F\"ur jedes $i \in I$ ist $e_G \in H$, also auch $e_G \in \bigcap @@ -510,15 +527,13 @@ da $H_i \le G$. Folglich ist $xy \in \bigcap H_i=H$. \item (UG2): Sei $x \in H$. F\"ur jedes $i \in I$ ist $x \in H_i$, somit $x^{-1} \in H_i$, da $H_i \le G$. Folglich ist $x^{-1} \in \bigcap H_i=H$. - \end{compactitem} - } + \end{compactitem}} \begin{framed} \textbf{Satz:} Ist $G$ eine Gruppe und $X \subset G$. so gibt es eine eindeutig bestimmte kleinste Untergruppe $H$ von $G$, die $X$ enth\"alt, d.h. $H$ enth\"alt $X$ und ist $H'$ eine weitere Untergruppe von $G$, die $X$ enth\"alt, so ist $H \subset H'$. \end{framed} - \textit{Beweis: \\ Sei $\mathcal{H}$ die Menge aller Untergruppen von $G$, die $X$ enthalten. Nach dem Lemma ist $H:= \bigcap \mathcal{H} := \bigcap H$ eine Untergruppe von $G$. Da $X \subset H'$ f\"ur jedes $H' \in