Kurs:Lineare Algebra (Osnabrück 2015-2016)/Teil II/Arbeitsblatt 47

Übungsaufgaben

Aufgabe

Bringe die Restklassengruppe ${}\mathbb {Q} /\mathbb {Z}$ mit der in Aufgabe 44.16 direkt eingeführten Gruppe in Verbindung.

Aufgabe *

Zeige, dass es in der Restklassengruppe ${}\mathbb {Q} /\mathbb {Z}$ zu jedem ${}n\in \mathbb {N} _{+}$ Elemente gibt, deren Ordnung gleich ${}n$ ist.

Aufgabe

Bestimme die Restklassengruppe zu ${}\{1,-1\}\subset \mathbb {R} ^{\times }$ .

Aufgabe

Finde in der Permutationsgruppe ${}S_{3}$ einen Normalteiler ${}N\neq 0,S_{3}$ und bestimme die zugehörige Restklassengruppe.

Aufgabe

Es sei ${}G$ eine Gruppe und ${}g\in G$ ein Element mit dem (nach Lemma 44.12) zugehörigen Gruppenhomomorphismus

\varphi \colon \mathbb {Z} \longrightarrow G,\,n\longmapsto g^{n}.

Beschreibe die kanonische Faktorisierung von ${}\varphi$ gemäß Satz 47.8.

Es sei ${}G$ eine Gruppe und ${}g\in G$ ein Element mit endlicher Ordnung. Zeige, dass die Ordnung von ${}g$ mit dem minimalen ${}d\in \mathbb {N} _{+}$ übereinstimmt, zu dem es einen Gruppenhomomorphismus

\mathbb {Z} /(d)\longrightarrow G

gibt, in dessen Bild das Element ${}g$ liegt.

Aufgabe

Zeige mit Hilfe der Homomorphiesätze, dass zyklische Gruppen mit der gleichen Ordnung isomorph sind.

Aufgabe

Seien ${}G,H$ und ${}F$ Gruppen und seien ${}\varphi \colon G\rightarrow H$ und ${}\psi \colon G\rightarrow F$ Gruppenhomomorphismen mit ${}\psi$ surjektiv und mit ${}\operatorname {kern} \psi \subseteq \operatorname {kern} \varphi$ . Bestimme den Kern des induzierten Homomorphismus

{\tilde {\varphi }}\colon F\longrightarrow H.

Aufgabe

Zeige, dass für jede reelle Zahl ${}a\neq 0$ die Restklassengruppen ${}\mathbb {R} /\mathbb {Z} a$ untereinander isomorph sind.

Für die folgende Aufgabe muss man verwenden, dass jede positive natürliche Zahl eine eindeutige Faktorisierung in Primzahlen besitzt.

Aufgabe

Es sei ${}p$ eine Primzahl. Definiere einen Gruppenhomomorphismus

(\mathbb {Q} \setminus \{0\},\cdot ,1)\longrightarrow (\mathbb {Z} ,+,0),

der ${}p\mapsto 1$ und alle anderen Primzahlen auf ${}0$ schickt.

Bestimme auch den Kern dieses Gruppenhomomorphismus.

Aufgabe

Es seien ${}G_{1}$ und ${}G_{2}$ Gruppen und seien ${}N_{1}\subseteq G_{1}$ und ${}N_{2}\subseteq G_{2}$ Normalteiler. Zeige, dass ${}N_{1}\times N_{2}$ ein Normalteiler in ${}G_{1}\times G_{2}$ ist und dass eine Isomorphie

{}(G_{1}\times G_{2})/(N_{1}\times N_{2})\cong (G_{1}/N_{1})\times (G_{2}/N_{2})\,

vorliegt.

Die folgende Aufgabe verwendet den topologischen Begriff der Dichtheit.

Eine Teilmenge ${}T\subseteq \mathbb {R}$ heißt dicht, wenn es zu jeder reellen Zahl ${}x\in \mathbb {R}$ und jedem ${}\epsilon >0$ Elemente ${}t\in T$ mit

{}\vert {t-x}\vert <\epsilon \,

gibt.

Aufgabe

Es sei ${}H$ eine (additive) Untergruppe der reellen Zahlen ${}\mathbb {R}$ . Zeige, dass entweder ${}H={\mathbb {Z} }a$ mit einer eindeutig bestimmten nichtnegativen reellen Zahl ${}a$ ist, oder aber ${}H$ dicht in ${}\mathbb {R}$ ist.

Aufgabe *

Zeige, dass der Kern eines Ringhomomorphismus

\varphi \colon R\longrightarrow S

ein Ideal in ${}R$ ist.

Aufgaben zum Abgeben

Aufgabe (3 Punkte)

Es seien ${}G$ und ${}H$ Gruppen mit der Produktgruppe ${}G\times H$ . Zeige, dass die Gruppe ${}G\times \{e_{H}\}$ ein Normalteiler in ${}G\times H$ ist, und dass die Restklassengruppe ${}(G\times H)/G\times \{e_{H}\}$ kanonisch isomorph zu ${}H$ ist.