Quadratischer Zahlbereich/D ist -6/Hauptdivisor zu 4/5 + 2/3 sqrt(-6)/Berechne/Aufgabe/Lösung

Es ist

${}q={\frac {12+10{\sqrt {-6}}}{15}}={\frac {2}{15}}(6+5{\sqrt {-6}})\,.$

Wir berechnen zuerst die Primidealzerlegungen von ${}2$, ${}3$ und ${}5$.

Modulo ${}2$:

 ${}R/(2)=(\mathbb {Z} /(2))[X]/(X^{2})$.  Das führt zum Primideal  ${}{\mathfrak {p}}=(2,{\sqrt {-6}})$  und zu  ${}(2)={\mathfrak {p}}^{2}$. 

Modulo ${}3$:

 ${}R/(3)=(\mathbb {Z} /(3))[X]/(X^{2})$.  Das führt zum Primideal  ${}{\mathfrak {q}}=(3,{\sqrt {-6}})$  und zu  ${}(3)={\mathfrak {q}}^{2}$. 

Modulo ${}5$:

 ${}R/(5)=(\mathbb {Z} /(5))[X]/(X^{2}+1)$.  Es ist  ${}X^{2}+1=(X+2)(X+3)$.  Es sei  ${}{\mathfrak {m}}=(5,2+{\sqrt {-6}})$  und  ${}{\overline {\mathfrak {m}}}=(5,2-{\sqrt {-6}})$.  Damit ist  ${}(5)={\mathfrak {m}}{\overline {\mathfrak {m}}}$. 

Um die Zerlegung von ${}6+5{\sqrt {-6}}$ zu erhalten berechnen wir die Norm.

${}(6+5{\sqrt {-6}})(6-5{\sqrt {-6}})=36-25\cdot (-6)=186=2\cdot 3\cdot 31\,.$

Modulo ${}31$ ergibt sich

 ${}R/(31)=(\mathbb {Z} /(31))[X]/(X^{2}+6)$.  Es ist  ${}X^{2}+6=(X-5)(X+5)$.  Es sei  ${}{\mathfrak {r}}=(31,5+{\sqrt {-6}})$  und  ${}{\overline {\mathfrak {r}}}=(31,5-{\sqrt {-6}})$.  Damit ist  ${}(31)={\mathfrak {r}}{\overline {\mathfrak {r}}}$. 

Für ${}6+5{\sqrt {-6}}$ muss man schauen, ob es zu ${}{\mathfrak {r}}$ oder zu ${}{\overline {\mathfrak {r}}}$ gehört. In ${}{\mathfrak {r}}$ kann man bilden

${}31-5(5+{\sqrt {-6}})=6-5{\sqrt {-6}}\,.$

Also ist  ${}6-5{\sqrt {-6}}\in {\mathfrak {r}}$  und damit  ${}6+5{\sqrt {-6}}\in {\overline {\mathfrak {r}}}$. 

Damit ist  ${}(6+5{\sqrt {-6}})={\mathfrak {p}}{\mathfrak {q}}{\overline {\mathfrak {r}}}$  und insgesamt

${}{\begin{aligned}(q)&=(2)(6+5{\sqrt {-6}})(15)^{-1}\\&={\mathfrak {p}}^{2}{\mathfrak {p}}{\mathfrak {q}}{\overline {\mathfrak {r}}}{\mathfrak {q}}^{-2}{\mathfrak {m}}^{-1}{\overline {\mathfrak {m}}}^{-1}\\&={\mathfrak {p}}^{3}{\overline {\mathfrak {r}}}{\mathfrak {q}}^{-1}{\mathfrak {m}}^{-1}{\overline {\mathfrak {m}}}^{-1}\end{aligned}}$

oder als Divisor geschrieben:

${}\operatorname {div} (q)=3{\mathfrak {p}}+{\overline {\mathfrak {r}}}-{\mathfrak {q}}-{\mathfrak {m}}-{\overline {\mathfrak {m}}}\,.$

Zur gelösten Aufgabe