Aktuelle Version vom 16. Mai 2017, 12:41 Uhr

Inhaltsverzeichnis

1 Beispiele für Gruppen
- 1.1 endliche Gruppen
  - 1.1.1 Die Gruppe der Deckabbildungen des Rechtecks
  - 1.1.2 Die Gruppe der Deckabbildungen der Raute
- 1.2 unendliche Gruppen
  - 1.2.1 Gebrochene Zahlen:
  - 1.2.2 Ganze Zahlen:
2 Gegenbeispiele für Gruppen
3 Gruppendefinitionen

Beispiele für Gruppen

endliche Gruppen

Die Gruppe der Deckabbildungen des Rechtecks

	id	$D_{180}$	$S_h$	$S_v$
$id$	$id$	$D_{180}$	$S_h$	$S_v$
$D_{180}$	$D_{180}$	$id$	$S_v$	$S_h$
$S_h$	$S_h$	$S_v$	$id$	$D_{180}$
$S_v$	$S_v$	$S_h$	$D_{180}$	$id$

Die Gruppe der Deckabbildungen der Raute

unendliche Gruppen

Gebrochene Zahlen: $[\mathbb{Q}^+, \cdot ]$

Ganze Zahlen: $[\mathbb{Z}, +]$

Gegenbeispiele für Gruppen

Gruppendefinitionen

Die "übliche" Gruppendefinition (lange Version)

Definition 1a: (Gruppe Langfassung)

Es sei $G$ eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung $\odot$ .
Wenn die folgenden Axiome erfüllt sind, heißt die Struktur $\mathbb{G}:=[G, \odot ]$ Gruppe:

$\odot$ ist auf $G$ abgeschlossen: $\forall a,b \in G: a \odot b \in G$
$\odot$ ist assoziativ auf $G$ : $\forall a, b, c \in G: (a \odot b) \odot c = a \odot (b \odot c)$
Bezüglich $\odot$ existiert in $G$ ein ("universelles") Einslement $e$ : $\exist e \in G \forall a \in G: a \odot e = e \odot a= a$ .
Bezüglich $\odot$ existiert zu jedem $a$ aus $G$ ein ("persönliches") inverses Element $a^{-1}$ : $\forall a \in G \exist a^{-1} \in G: a \odot a^{-1} = a^{-1} \odot a = e$ .

Die "übliche" Gruppendefinition (kurze Version)

Definition 1b: (Gruppe, Kurzfassung)

Es sei $G$ eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung $\odot$ .
Wenn die folgenden Axiome erfüllt sind, heißt die Struktur $\mathbb{G}:=[G, \odot ]$ Gruppe:

$\odot$ ist auf $G$ abgeschlossen: $\forall a,b \in G: a \odot b \in G$
$\odot$ ist assoziativ auf $G$ : $\forall a, b, c \in G: (a \odot b) \odot c = a \odot (b \odot c)$
Bezüglich $\odot$ existiert in $G$ ein ("universelles") Einslement $e$ : $\exist e \in G \forall a \in G: e \odot a= a$ .
Bezüglich $\odot$ existiert zu jedem $a$ aus $G$ ein ("persönliches") inverses Element $a^{-1}$ : $\forall a \in G \exist a^{-1} \in G: a^{-1} \odot a = e$ .

Ordnung einer Gruppe

Definition 2: (Gruppenordnung)

Unter der Ordnung einer Gruppe versteht man die Anzahl ihrer Elemente.

Kurzschreibweise: Wenn $n$ die Ordnung der Gruppe $G$ ist: $|G|=n$

Ordnung einer Gruppenelements

Definition 3: (Ordung eines Gruppenelements)

Es sei $[G,\odot]$ eine Gruppe mit dem Einselement $e$ und $g\in G$ . Die kleinste natürliche Zahl $n$ mit $n>0$ , für die gilt $g^n=e$ heißt Ordnung von $g$ .
Kurzschreibweise: $|g|=n$

Halbgruppe

Definition 4: (Halbgruppe)

Eine Menge $H$ auf der eine Verknüpfung $\odot$ definiert ist, heißt Halbgruppe, wenn $\odot$ abgeschlossen auf $H$ und assoziativ ist.

Bemerkung: Tutor Alex wies darauf hin, dass die Menge $H$ auch die leere Menge sein darf. Er hat recht. Ich habe das geändert.--*m.g.* (Diskussion) 16:43, 14. Mai 2017 (CEST) (Bitte dazu in die Diskussion schauen! (Update))

Monoid

Definition 5: (Monoid)

Eine Halbgruppe mit Einselement heißt Monoid.

Das Linkseinslement ist auch Rechtseinselement

Die lange Version der Gruppendefinition fordert, dass wenn das Einselement $e$ sowohl rechtsseitig als auch linksseitig multipliziert mit einem beliebigen Gruppenelement $a$ multipliziert eben dieses Element $a$ das Ergebnis dieser Multiplikation ist. Die kurze Version der Gruppendefinition fordert nur die Existenz eines linksseitigen Einslementes. In der Tat ist die Korrektheit der Gruppendefinition gewährleistet, wenn die Existenz des Einselementes nur linksseitig (oder rechtsseitig) gefordert wird. Gleiches gilt für die Forderung nach der Existenz linksseitiger bzw. rechtsseitiger inverser Elemente.
Es gilt der Satz:

Satz 1

Wenn in einer Halbgruppe ein linksseitiges Einselement und zu jedem Element der Halbgruppe ein linksseitiges inverses Element existiert, so sind dieses Linkseinselement und diese Linksinversen gleichzeitig Rechtseinselement und Rechtsinverse.

Beweis von Satz 1

Übungsaufgabe, Hinweise

Beginnen Sie mit Linksinvers=Rechtsinvers
Multiplizieren Sie zunächst das Linksinverse $g^{-1}$ eines beliebigen Elementes $g$ von rechts mit $g$ : $g \odot g^{-1}$
Ersetzen Sie $g$ durch $e \odot g$
Ersetzen Sie $e$ durch das Produkt des Linksinversen vom Linksinversen von $g$ mit dem Linksinversen von $g$ : $(g^{-1})^{-1} \odot g^{-1}$ .
Der Rest ist geschicktes Klammern und Ausnutzung der Assoziativität...

Beweis:

Es sei $g^{-1}$ das Linksinverse von $g$ .

Wir muliplizieren $g^{-1}$ von rechts mit $g$ :
(I) $g \cdot g^{-1}$
(II) $g \cdot g^{-1}= e \cdot g \cdot g^{-1}$
Wissen: Auch $g^{-1}$ hat ein Linksinverses: $(g^{-1})^{-1}$
Ersetzen $e$ durch $(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}$

(III) $g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1} \cdot g \cdot g^{-1}$
(IV) geschicktes Klammern: $g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot (g^{-1} \cdot g) \cdot g^{-1}$
(V) Klammer berechnen: $g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot e \cdot g^{-1}$
(VI) Mit $e$ multiplizieren ist geschenkt ... $g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}$
(VII) $(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}$ bedeutet, das Linksinverse vom Linksinversen von $g$ mieinander multiplizieren.
(VII) also $(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}=e$
(IX) und damit $g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}=e$
(X) oder einfach: $g \cdot g^{-1}=e$ und damit: Das Linksinverse $g^{-1}$ von $g$ ist auch sein Rechtsinverses

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 =Beispiele für Gruppen=
 ==endliche Gruppen==
 ===Die Gruppe der Deckabbildungen des Rechtecks===
+{| class="wikitable"
+|-
+!   !! id!! <math>D_{180}</math>!! <math>S_h</math>!! <math>S_v</math>
+|-
+| <math>id</math>     || <math>id</math>      || <math>D_{180}</math>|| <math>S_h</math>    || <math>S_v</math>
+|-
+| <math>D_{180}</math>|| <math>D_{180}</math> || <math>id</math>     || <math>S_v</math>    || <math>S_h</math>
+|-
+| <math>S_h</math>    || <math>S_h</math>     || <math>S_v</math>    || <math>id</math>     || <math>D_{180}</math>
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 ===Die Gruppe der Deckabbildungen der Raute===
 ==unendliche Gruppen==
 === Gebrochene Zahlen: <math>[\mathbb{Q}^+, \cdot ]</math> ===
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 =Gruppendefinitionen=
 ==Die "übliche" Gruppendefinition (lange Version)==
-{{Definition|1= Es sei <math>G</math> eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung <math>\odot</math>. <br />
+'''Definition 1a: (Gruppe Langfassung)'''
+-----
+Es sei <math>G</math> eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung <math>\odot</math>. <br />
 Wenn die folgenden Axiome erfüllt sind, heißt die Struktur <math>\mathbb{G}:=[G, \odot ]</math> Gruppe:<br />
 # <math>\odot</math> ist auf <math>G</math> abgeschlossen: <math>\forall a,b \in G: a \odot b \in G</math>
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 # Bezüglich <math>\odot</math> existiert in <math>G</math> ein ("universelles") Einslement <math>e</math>: <math>\exist e \in G \forall a \in G: a \odot e = e \odot a= a </math>.
 # Bezüglich <math>\odot</math> existiert zu jedem <math>a</math> aus <math>G</math> ein ("persönliches") inverses Element <math>a^{-1}</math>: <math>\forall a \in G \exist a^{-1} \in G: a \odot a^{-1} = a^{-1} \odot a = e</math>.
-}}
 ==Die "übliche" Gruppendefinition (kurze Version)==
-{{Definition|1= Es sei <math>G</math> eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung <math>\odot</math>. <br />
+'''Definition 1b: (Gruppe, Kurzfassung)'''
+-----
+Es sei <math>G</math> eine nichtleere Menge auf der eine Verknüpfung <math>\odot</math>. <br />
 Wenn die folgenden Axiome erfüllt sind, heißt die Struktur <math>\mathbb{G}:=[G, \odot ]</math> Gruppe:<br />
 # <math>\odot</math> ist auf <math>G</math> abgeschlossen: <math>\forall a,b \in G: a \odot b \in G</math>
 # <math>\odot</math> ist assoziativ auf <math>G</math>: <math>\forall a, b, c \in G: (a \odot b) \odot c = a \odot (b \odot c)</math>
 # Bezüglich <math>\odot</math> existiert in <math>G</math> ein ("universelles") Einslement <math>e</math>: <math>\exist e \in G \forall a \in G:  e \odot a= a </math>.
-# Bezüglich <math>\odot</math> existiert zu jedem <math>a</math> aus <math>G</math> ein ("persönliches") inverses Element <math>a^{-1}</math>: <math>\forall a \in G \exist a^{-1} \in G:  a^{-1} \odot a = e</math>.}}
+# Bezüglich <math>\odot</math> existiert zu jedem <math>a</math> aus <math>G</math> ein ("persönliches") inverses Element <math>a^{-1}</math>: <math>\forall a \in G \exist a^{-1} \in G:  a^{-1} \odot a = e</math>.
-== Das Linkseinslement ist auch Rechtseinslement==
+==Ordnung einer Gruppe==
+'''Definition 2: (Gruppenordnung)'''
+-----
+: Unter der Ordnung einer Gruppe versteht man die Anzahl ihrer Elemente.<br />
+Kurzschreibweise: Wenn <math>n</math> die Ordnung der Gruppe <math>G</math> ist: <math>|G|=n</math>
+==Ordnung einer Gruppenelements==
+'''Definition 3: (Ordung eines Gruppenelements)'''
+-----
+Es sei <math>[G,\odot]</math> eine Gruppe mit dem Einselement <math>e</math> und <math>g\in G</math>. Die kleinste natürliche Zahl <math>n</math> mit <math>n>0</math>, für die gilt <math>g^n=e</math> heißt Ordnung von <math>g</math>.<br />
+Kurzschreibweise: <math>|g|=n</math>
+==Halbgruppe==
+'''Definition 4: (Halbgruppe)'''
+-----
+:Eine Menge <math>H</math> auf der eine Verknüpfung <math>\odot</math> definiert ist, heißt Halbgruppe, wenn <math>\odot</math> abgeschlossen auf <math>H</math> und assoziativ ist.
+<br />
+Bemerkung: Tutor Alex wies darauf hin, dass die Menge <math>H</math> auch die leere Menge sein darf. Er hat recht. Ich habe das geändert.--[[Benutzer:&#42;m.g.*|&#42;m.g.*]] ([[Benutzer Diskussion:&#42;m.g.*|Diskussion]]) 16:43, 14. Mai 2017 (CEST)
+(Bitte dazu in die Diskussion schauen! (Update))
+==Monoid==
+'''Definition 5: (Monoid)'''
+-----
+:Eine Halbgruppe mit Einselement heißt Monoid.
+== Das Linkseinslement ist auch Rechtseinselement==
 Die lange Version der Gruppendefinition fordert, dass wenn das Einselement <math>e</math> sowohl rechtsseitig als auch linksseitig multipliziert mit einem beliebigen Gruppenelement <math>a</math> multipliziert eben dieses Element <math>a</math> das Ergebnis dieser Multiplikation ist. Die kurze Version der Gruppendefinition fordert nur die Existenz eines linksseitigen Einslementes. In der Tat ist die Korrektheit der Gruppendefinition gewährleistet, wenn die Existenz des Einselementes nur linksseitig (oder rechtsseitig) gefordert wird.
 Gleiches gilt  für die Forderung nach der Existenz linksseitiger bzw. rechtsseitiger inverser Elemente. <br />
-Es gilt der Satz:
+Es gilt der Satz:<br />
-{{Satz|1= Wenn Halbgruppe ein linksseitiges Einselement und }}
+====Satz 1====
+:Wenn in einer Halbgruppe ein linksseitiges Einselement und zu jedem Element der Halbgruppe ein linksseitiges inverses Element existiert, so sind dieses Linkseinselement und diese Linksinversen gleichzeitig Rechtseinselement und Rechtsinverse.<br />
+====Beweis von Satz 1====
+Übungsaufgabe, Hinweise
+# Beginnen Sie mit Linksinvers=Rechtsinvers
+# Multiplizieren Sie zunächst das Linksinverse <math>g^{-1}</math> eines beliebigen Elementes <math>g</math> von rechts mit <math>g</math>:<math>g \odot g^{-1}</math>
+# Ersetzen Sie <math>g</math> durch <math>e \odot g</math>
+# Ersetzen Sie <math>e</math> durch das Produkt des Linksinversen vom Linksinversen von <math>g</math> mit dem Linksinversen von <math>g</math>: <math>(g^{-1})^{-1} \odot g^{-1}</math>.
+# Der Rest ist geschicktes Klammern und Ausnutzung der Assoziativität...
+'''Beweis:'''
+------
+Es sei <math>g^{-1}</math> das Linksinverse von <math>g</math>.<br />
+Wir muliplizieren <math>g^{-1}</math> von rechts mit <math>g</math>:<br />
+(I) <math>g \cdot g^{-1}</math><br />
+(II)  <math>g \cdot g^{-1}= e \cdot g \cdot g^{-1}</math><br />
+Wissen: Auch <math>g^{-1}</math> hat ein Linksinverses: <math>(g^{-1})^{-1}</math><br />
+Ersetzen <math>e</math> durch <math>(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}</math><br />
+(III) <math>g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1} \cdot g \cdot g^{-1}</math><br />
+(IV) geschicktes Klammern: <math>g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot (g^{-1} \cdot g) \cdot g^{-1}</math><br />
+(V) Klammer berechnen:<math>g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot e \cdot g^{-1}</math><br />
+(VI) Mit <math>e</math> multiplizieren ist geschenkt ... <math>g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}</math><br />
+(VII) <math>(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}</math> bedeutet, das Linksinverse vom Linksinversen von <math>g</math> mieinander multiplizieren. <br />
+(VII) also <math>(g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}=e</math> <br />
+(IX) und damit <math>g \cdot g^{-1}= (g^{-1})^{-1}\cdot g^{-1}=e</math> <br />
+(X) oder einfach: <math>g \cdot g^{-1}=e</math> und damit: Das Linksinverse <math>g^{-1}</math> von <math>g</math> ist auch sein Rechtsinverses <br />
 <!--- Was hier drunter steht muss stehen bleiben --->
 |}
 </div>
 [[Kategorie:Algebra]]

Was ist eine Gruppe? SoSe 2017: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. Mai 2017, 12:41 Uhr

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Beispiele für Gruppen

endliche Gruppen

Die Gruppe der Deckabbildungen des Rechtecks

Die Gruppe der Deckabbildungen der Raute

unendliche Gruppen

Gebrochene Zahlen: $[\mathbb{Q}^+, \cdot ]$

Ganze Zahlen: $[\mathbb{Z}, +]$

Gegenbeispiele für Gruppen

Gruppendefinitionen

Die "übliche" Gruppendefinition (lange Version)

Die "übliche" Gruppendefinition (kurze Version)

Ordnung einer Gruppe

Ordnung einer Gruppenelements

Halbgruppe

Monoid

Das Linkseinslement ist auch Rechtseinselement

Satz 1

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