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Aufgabe:

Stellen Sie eine Additions- und Multiplikationstabelle für einen Körper K mit 4 Elementen, K={0,1, a, b} auf. Hinweis: Es reicht, die Tabellen aufzustellen, Begründungen sind nicht erforderlich.


Problem/Ansatz:

Guten Morgen zusammen, weiß jemand evt. wie solche Tabellen auszusehen haben? Dankeschön.



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Aloha :)

Die Elemente des Körpers \(K=\{0,1,a,b\}\) sind bereits gegeben.

Mit der Verknüpfung \(+\) muss \((K,+)\) eine abelsche Gruppe bilden (neutrales Element \(0\)).

Mit der Verknüpfung \(\cdot\) muss \((K,\cdot)\) eine abelsche Gruppe bilden (neutrales Element \(1\)).

Beide Verknüpfungen müssen durch ein Distriutivgesetz "verbunden" sein.

$$\begin{array}{c|cccc}\cdot & 0 & 1 & a & b\\\hline 0 & \pink0 & \pink0 & \pink0 & \pink0\\1 & \pink0 & \pink1 & \pink a & \pink b\\a & \pink0 & \pink a & b & 1\\b & \pink0 & \pink b & 1 & a\end{array}\quad;\quad\begin{array}{c|cccc}+ & 0 & 1 & a & b\\\hline 0 &\pink 0 & \pink 1 & \pink a & \pink b\\1 & \pink1 & \green0 & b & a\\a & \pink a & b & \green0 & \red1\\b & \pink b & a & \red 1 & \green0\end{array}$$

Zum Entstehen der Tabellen:

In der Multiplikationstabelle sind die pinken Einträge sofort klar. Bleiben die 4 schwarzen Elemente rechts unten. Da in jeder Zeile und jeder Spalte jedes Element genau 1-mal vorkommen muss und die Tabelle symmetrisch sein muss (abelsche Gruppe), ist die Position der \(1\) klar.

In der Additionstabelle sind die pinken Einträge sofort klar. In den übrigen 9 Feldern müssen wir Symmetrie herstellen (abelsche Gruppe). Das einzige Element, das in den 9 Feldern 3-mal vergeben werden muss ist die \(0\), also packen wir die auf die Diagonale. Die beiden roten \(1\) müssen in den 4 Feldern rechts unten auftauchen, da in Zeile 2 und Reihe 2 schon eine \(1\) steht. Der Rest wird aufgefüllt.

Das sind übrigens die einzigen möglichen Verknüpfungstabellen. Das heißt, die Lösung ist eindeutig.

Avatar von 148 k 🚀

Vielen Dank! Sehr hilfreich und ausführlich :)

Das einzige Element, das in den 9 Feldern 3-mal vergeben werden muss ist die \(0\), also packen wir die auf die Diagonale.

Könntest du das näher erläutern?

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Ja.

Vgl. Beispiel 3.7 der Vorlesung.

Avatar von 43 k

-_- Nicht korrekt mein Freund.

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Das Problem liegt in der Additionstabelle:

+01ab
001ab
110ba
aab01
bba10
Avatar von 29 k

Ist das eigentlich die einzige Möglichkeit? Könnte man nicht einfach das \(a\) wie eine \(2\) und \(b\) wie eine \(3\) behandeln? Wenn nein - warum nicht?

Wäre \(a=2=1+1\neq 0\), dann ergäbe sich
\(a\cdot a=1+1+1+1=0\); denn 4 ist die Gruppenordnung.

Damit hätte man in \(a\) einen Nullteiler. Ein Körper besitzt

aber keine Nullteiler.

@ermanus: Danke für die Info!

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