FRIE ABELSKE GRUPPER. Hvis X er delmængde af en abelsk gruppe, har vi idet vi som sædvanligt i en abelsk gruppe bruger additiv notation at:

Relaterede dokumenter
TALTEORI Følger og den kinesiske restklassesætning.

Lidt om lim. (k) og hvad de kan bruges til. Sara Arklint

Tabsberegninger i Elsam-sagen

χ 2 -fordelte variable

Binomialfordelingen: april 09 GJ

Binomialfordelingen. Erik Vestergaard

Forberedelse til den obligatoriske selvvalgte opgave

Vægtet model. Landmålingens fejlteori - Lektion4 - Vægte og Fordeling af slutfejl. Vægte. Vægte: Eksempel. Definition: Vægtrelationen

Skriftlig Eksamen. Datastrukturer og Algoritmer (DM02) Institut for Matematik og Datalogi. Odense Universitet. Onsdag den 18. juni 1997, kl.

Fagblok 4b: Regnskab og finansiering 2. del Hjemmeopgave kl til kl

Lineær regressionsanalyse8

2. Sandsynlighedsregning

Beregning af strukturel arbejdsstyrke

Unitære repræsentationer af kompakte grupper

SERVICE BLUEPRINTS KY selvbetjening 2013

Inertimoment for arealer

Miljø- og Fødevareudvalget MOF Alm.del Bilag 16 Offentligt

Elektromagnetisk induktion

Noter til fysik 3: Statistisk fysik

Statistisk mekanik 13 Side 1 af 9 Faseomdannelse. Faseligevægt

Prøveeksamen Indtjening, konkurrencesituation og produktudvikling i danske virksomheder Kommenteret vejledende besvarelse

Elektromagnetisk induktion

Vægtet model. Landmålingens fejlteori - Lektion4 - Vægte og Fordeling af slutfejl. Vægte. Vægte: Eksempel. Definition: Vægtrelationen

Brugerhåndbog. Del IX. Formodel til beregning af udlandsskøn

Analytisk modellering af 2D Halbach permanente magneter

TO-BE BRUGERREJSE // Tænder

Fysik 3. Indhold. 1. Sandsynlighedsteori

Real valutakursen, ε, svinger med den nominelle valutakurs P P. Endvidere antages prisniveauet i ud- og indland at være identisk, hvorved

Forén og find. Forén og find. Forén og find. Anvendelser

Sandsynlighedsregning og statistik med binomialfordelingen

Forén og find. Forén og find. Forén og find. Forén og find

Bilag 6: Økonometriske

TO-BE BRUGERREJSE // Personligt tillæg

Bowlingturnering 2015/ 2016

Økonometri 1 Efterår 2006 Ugeseddel 9

Mordell s Sætning. Henrik Christensen og Michael Pedersen. 17. december 2003

MfA. V Udstyr. Trafikspejle. Vejregler for trafikspejles egenskaber og anvendelse. Vejdirektoratet -Vejregeludvalget Oktober 1998

Antag X 1,..., X n stokastiske variable med fælles middelværdi µ og varians σ 2. Hvis µ er ukendt estimeres σ 2 ved 1/36.

Udvikling af en metode til effektvurdering af Miljøstyrelsens Kemikalieinspektions tilsyn og kontrol

DLU med CES-nytte. Resumé:

Luftfartens vilkår i Skandinavien

Kanoniske transformationer (i)

Referat fra Bestyrelsesmøde Mandag den 4. marts kl i Holmsland Idræts- og Kulturcenter

Landbrugets efterspørgsel efter Kunstgødning. Angelo Andersen

Introduktion Online Rapport Din skridt-for-skridt guide til den nye Online Rapport (OLR) Online Rapport

Stadig ligeløn blandt dimittender

HVIS FOLK OMKRING DIG IKKE VIL LYTTE, SÅ KNÆL FOR DEM OG BED OM TILGIVELSE, THI SKYLDEN ER DIN. Fjordor Dostojevskij

Samarbejdet mellem jobcentre og a-kasser inden for FTFområdet

Økonometri 1. Heteroskedasticitet 27. oktober Økonometri 1: F12 1

Sandsynlighedsregning 12. forelæsning Bo Friis Nielsen

Notat om porteføljemodeller

FACITLISTE TIL KOMPLEKSE TAL

Kort fortalt: Indledning. Hvilke data(informationer):

Induktionsbevis og sum af række side 1/7

Anvendt Statistik Lektion 10. Regression med både kvantitative og kvalitative forklarende variable Modelkontrol

Forberedelse INSTALLATION INFORMATION

Indtjening, konkurrencesituation og produktudvikling i danske virksomheder

TEORETISKE MÅL FOR EMNET:

Analyse 2. Gennemgå bevis for Sætning Supplerende opgave 1. Øvelser. Sætning 1. For alle mængder X gælder #X < #P(X).

Kvalitet af indsendte måledata

KENDETEGN FOTKEEVENTYRETS. i faøíii"n. riwalisøring. Içannibalismz. a9ergãrg ffe barn til volçsøn. for ryllølsø. åøt bernløse ægtepãx.

6. SEMESTER Epidemiologi og Biostatistik Opgaver til 3. uge, fredag

Prøveeksamen Indtjening, konkurrencesituation og produktudvikling i danske virksomheder Kommenteret vejledende besvarelse

Stadig ligeløn blandt dimittender

Anvendt Statistik Lektion 10. Regression med både kvantitative og kvalitative forklarende variable Modelsøgning Modelkontrol

Oversigt over gruppeteori: definitioner og sætninger

Kvantitative metoder 2 Forår 2007 Ugeseddel 9

Kvantitative metoder 2

Advokatfirmaet Poul Schmith

Morten Frydenberg Biostatistik version dato:

Statikstik II 3. Lektion. Multipel Logistisk regression Generelle Lineære Modeller

G Skriverens Kryptologi

= λ([ x, y)) + λ((y, x]) = ( y ( x)) + (x y) = 2(x y).

Betjeningsvejledning. Rumtemperaturregulator med ur

Salg af kirkegrunden ved Vejleå Kirke - opførelse af seniorboliger. hovedprincipper for et salg af kirkegrunden, som vi drøftede på voii møde.

i ". servicecenteret i 2 4 APR. 2014

Europaudvalget EUU alm. del Bilag 365 Offentligt

Afgørelser - Reg. nr.: Fredningen vedrører: Lyngbo Hede. Domme. la ksations kom miss ionen. Naturklagenævnet. Overfredningsnævnet

Kvantitative metoder 2 Forår 2007 Ugeseddel 10

Referat fra Bestyrelsesmøde Mandag den 7. januar kl i Holmsland Idræts- og Kulturcenter

Vejledning om kontrol med krydsoverensstemmelse 2007

Variansanalyse (ANOVA) Repetition, ANOVA Tjek af model antagelser Konfidensintervaller for middelværdierne Tukey s test for parvise sammenligninger

Note til Generel Ligevægt

LOKALPLAN NR. 9 Sommerbyen NYBORG KOMMUNE Teknisk forvaltning 1992

Epistel E5 Statistisk Mekanik

Statistik II Lektion 5 Modelkontrol. Modelkontrol Modelsøgning Større eksempel

er ikke kun for voksne

Prøveeksamen Indtjening, konkurrencesituation og produktudvikling i danske virksomheder Kommenteret vejledende besvarelse

Elektromagnetisme 12 Side 1 af 6 Magnetisk energi. Magnetisk energi

Kvantitative metoder 2

Kvantitative metoder 2

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Validering og test af stokastisk trafikmodel

DCI Nordsjælland Helsingrsgade SiR 3400 Hillerød Telefon Fax

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 3. fjerdedel

H A N D E L S A F T A L E

IKKE-KONTINUERTE (DISKRETE) STOKASTISKE VARIABLE MIDDELVÆRDI, VARIANS, SPREDNING FORDELINGER: HYPERGEOMETRISK, BINOMIAL, POISSON

BEVISER TIL KAPITEL 7

L EGAL ALMINDELIGE FORRETNINGSBETINGELSER

MASO Uge 8. Invers funktion sætning og Implicit given funktion sætning. Jesper Michael Møller. Department of Mathematics University of Copenhagen

Transkript:

FRIE ABELSKE GRUPPER. IAN KIMING Hvs X er delmængde af en abelsk gruppe, har v det v som sædvanlgt en abelsk gruppe bruger addtv notaton at: X = {k 1 x 1 +... + k t x t k Z, x X} (jfr. tdlgere sætnng angående X ). Specelt: x = {kx k Z}. V omtaler et udtryk som k 1 x 1 +...+k t x t hvor k Z som en Z-lnearkombnaton af x 1,..., x t. Hvs F er en abelsk gruppe og X F, kaldes X en bass for F, såfremt X = F, og: k 1 x 1 +... + k t x t = 0 k 1 =... = k t = 0, når k Z, x X. Sætnng 1. Lad F være en abelsk gruppe og lad n N. Da er følgende betngelser ækvvalente: () F har en bass bestående af n elementer. () F er (ndre) drekte sum af n uendelge cyklske grupper. () F = Z n. Bevs: () () : Lad X = {x 1,..., x n } F være bass for F. Specelt har v da, at kx = 0 k = 0 for k Z og = 1,..., n, så v ser, at x er uendelg cyklsk. Lad {1,..., n} og lad z x ( x 1 +... + x 1 + x +1 +... + x n ). Da fndes k 1,..., k n Z, så z kan skrves men også z = k x, z = j k j x j. V får da: k x + j ( k j )x j = 0 hvorfor k = 0 (og også k j = 0 for j ). Altså er z = 0. Altså haves x ( x 1 +... + x 1 + x +1 +... + x n ) = 0 for = 1,..., n. Idet klart F = x 1 +... + x n, følger konklusonen () af tdlgere sætnng. () () : V ved, at en uendelg cyklsk gruppe er somorf med Z. () () : Antag, at F = Z n og lad f : Z n F være en somorf. Sæt: for = 1,..., n. x := f((0,..., 1,..., 0)) 1

2 IAN KIMING Da f er homomorf, fnder v for k 1,..., k n Z: f((k 1,..., k n )) = f k (0,..., 1,..., 0) = k f((0,..., 1,..., 0)) = k x. Da f er surjektv, ser v dermed, at F = x 1,..., x n. Lad k 1,..., k n Z og antag, at k 1 x 1 +... k n x n = 0. Som ovenfor ses da, at f((k 1,..., k n )) = 0. Men da f er njektv, har v Ker f = 0 hvormed k 1 =... = k n = 0. Altså er {x 1,..., x n } en bass for F. En abelsk gruppe, der opfylder betngelserne Sætnng 1 (for et eller andet n) kaldes en endelgt frembragt, fr abelsk gruppe (og senere vl v også kalde en sådan gruppe for en fr abelsk gruppe af endelg rang). Sætnng 2. Lad F være en endelgt frembragt, fr abelsk gruppe og antag, at {x 1,..., x n } og {y 1,..., y m } er baser for F. Da gælder m = n. Bevs: Da F har bass {x 1,..., x n }, ser v af Sætnng 1, at F = Z n. Mere præcst ser v af bevset for Sætnng 1, at v har en somorf f : Z n F gvet ved: f(k 1,..., k n ) = k x. Nu ser man umddelbart, at 2F := {2z z F } er en undergruppe F. Da F er abelsk, er 2F en normal undergruppe af F. V kan da betragte kvotenten F/2F og den kanonske homomorf κ: F F/2F. Lad ϕ betegne den sammensatte homomorf: ϕ := κ f : Z n F/2F. Det er klart, at ϕ er surjektv, det både f og κ er surjektve. Hvs (k 1,..., k n ) er et element Ker ϕ, er k 1 x 1 +... + k n x n 2F, dvs.: k 1 x 1 +... k n x n = 2 z for et vst z F. Da {x 1,..., x n } er en bass for F, kan v mdlertd også skrve z på formen: z = l 1 x 1 +... + l n x n med vsse l Z. V får da: (k 1 2l 1 )x 1 +... + (k n 2l n )x n = 0 hvormed k = 2l for = 1,..., n, det v gen udnytter, at {x 1,..., x n } er bass for F. V har nu ndset, at Ker ϕ = (2Z) n Z n. Af første somorfsætnng følger nu, at F/2F = Z n /(2Z) n = (Z/2Z) n = (Z/2) n hvor det andet somorftegn følger af en tdlgere, generel sætnng om drekte produkter.

FRIE ABELSKE GRUPPER. 3 Idet Z/2 = 2, ser v, at (Z/2) n = 2 n hvormed sluttes, at F/2F = 2 n. Gentages ovenstående argument med basen {y 1,..., y m }, fås tlsvarende F/2F = 2 m. Altså må m = n. V ser altså, at hvs F er en endelgt frembragt, fr abelsk gruppe, da er antallet af elementer en bass entydgt bestemt ved F (selvom v om et øjeblk skal se, at basen på ngen som helst måde er entydgt bestemt). Dette antal kaldes F s rang. Hvs F har rang n, sger v også,at F er en fr abelsk gruppe af rang n. Sætnng 3. Lad F 1 og F 2 være fre abelske grupper af endelg rang. Da gælder F 1 = F2 hvs og kun hvs F 1 og F 2 har samme rang. Bevs: Hvs F 1 og F 2 har samme rang n, gælder F 1 = Z n = F2, og dermed F 1 = F2. Antag omvendt, at F 1 = F2, og lad ϕ: F 1 F 2 være en somorf. Lad n betegne rangen af F 1. Dermed har F 1 altså en bass {x 1,..., x n } bestående af n elementer. Sæt nu: y := ϕ(x ) for = 1,..., n. Da ϕ er surjektv, og da {x 1,..., x n } frembrnger F 1, ser v, at {y 1,..., y n } frembrnger F 2. Såfremt k 1,..., k n Z med k 1 y 1 +... + k n y n = 0, ser v, at v må have k 1 x 1 +... + k n x n = 0 og dermed k 1 =... = k n = 0, det ϕ er njektv. Altså er {y 1,..., y n } en bass for F 2, og F 2 har dermed også rang n. Sætnng 4. Lad G være en endelgt frembragt, abelsk gruppe. Da er G et homomorft bllede af en fr abelsk gruppe af endelg rank. Mere præcst kan denne rank tages tl at være antallet af elementer et sæt af frembrngere for G. Bevs: Antag, at G er frembragt af {a 1,..., a n }. Afbldnngen Z n G gvet ved: (k 1,..., k n ) k 1 a 1 +... + k n a n er en homomorf, og den er surjektv, det {a 1,..., a n } frembrnger G. Idet Z n er en fr abelsk gruppe af rang n, følger påstanden. Lemma 1. Lad F være en fr abelsk gruppe af rang n og lad {x 1,..., x n } være en bass for F. For ethvert a Z og for j er da også {x 1,..., x j 1, x j + ax, x j+1,..., x n } en bass for F. Bevs: Idet x j = ax +(x j +ax ), ser v, at x j x 1,..., x j 1, x j +ax, x j+1,..., x n. Da klart også x t x 1,..., x j 1, x j +ax, x j+1,..., x n for t j, har v x 1,..., x n x 1,..., x j 1, x j + ax, x j+1,..., x n. Dermed må det x 1,..., x n frembrnger F. Hvs k 1,..., k n Z med x 1,..., x j 1, x j + ax, x j+1,..., x n = F, k 1 x 1 +... + k j 1 x j 1 + k j (x j + ax ) + k j+1 x j+1 +... + k n x n = 0, har v k 1 x 1 +... (k + ak j )x +... k j x j +... + k n x n = 0 hvlket umddelbart ses at medføre k 1 =... = k n = 0.

4 IAN KIMING Sætnng 5. Lad F være en fr abelsk gruppe af rang n og lad G være en undergruppe 0. Da fndes en bass {x 1,..., x n } for F, et naturlgt tal r med 1 r n og naturlge tal d 1,..., d r med d 1 d 2... d r således, at G er fr abelsk gruppe med bass {d 1 x 1,..., d r x r }. Bevs: V benytter ndukton efter n. Antag derfor først, at n = 1. Da er F = Z. Lad ϕ: F Z være en somorf. Da er ϕ(g) en undergruppe Z og har derfor (det G 0) form d for et vst d N. V ser, at G er undergruppen dx 1 F. For nduktonsskrdtet antager v n > 1, og at den ønskede konkluson er korrekt for fre abelske grupper af rang < n. Lad S betegne mængden af alle s Z for hvlke der ekssterer en bass {y 1,..., y n } for F og et element g G af form g = sy 1 + k 2 y 2 +... + k n y n. Bemærk, at v den stuaton også har, at {y 2, y 1, y 3,..., y n } er en bass for F, og at elementet g mht. denne bass har fremstllngen g = k 2 y 2 + sy 1 + k 3 y 3 +... + k n y n hvorfor v må have k 2 S. På samme vs ses, at k 3,..., k n S. Bemærk også, at hvs {y 1,..., y n } er en bass for F, da er også { y 1,..., y n } en bass for F. Dette vser, at s S s S. Hvs S {0}, ndeholder S derfor et postvt tal. Nu, det G 0, er S {0}, og S har altså et mndste postvt element d 1. Pgra. defntonen af S fndes der så en bass {y 1,..., y n } for F og et element g G af form g = d 1 y 1 + k 2 y 2 +... + k n y n for vsse k 2,..., k n Z. Skrv nu k = d 1 q + r med q, r Z og 0 r < d 1 for = 2,..., n. Da er: g = d 1 (y 1 + q 2 y 2 +... + q n y n ) + r 2 y 2 +... + r n y n. Sættes x 1 := y 1 + q 2 y 2 +... + q n y n, ser v ved gentagen anvendelse af Lemma 1, at {x 1, y 2,..., y n } også er en bass for F. Idet g = d 1 x 1 + r 2 y 2 +... + r n y n denne bass, og det 0 r < d 1, ser v pgra. ovenstående bemærkng, at r S for alle. Pgra. mnmalteten af d 1 må derfor r = 0 for alle. Med andre ord har v: g = d 1 x 1. Betragt nu undergruppen H := y 2,..., y n af F. Det er klart, at {y 2,..., y n } er en bass for H, og at H følgelg er en fr abelsk gruppe af rang n 1. V påstår nu, at G = g (G H) = d 1 x 1 (G H): For det første har v d 1 x 1 (G H) = 0, det jo ethvert element denne undergruppe er Z-lnearkombnaton af såvel d 1 x 1 og dermed af x 1 som af y 2,..., y n, det jo G H H. Lad u G. Idet {x 1, y 2,..., y n } er bass for F, kan v skrve u = t 1 x 1 + t 2 y 2 +... + t n y n og vdere t 1 = d 1 q 1 + r 1 med 0 r 1 < d 1. Da er: G u q 1 (d 1 x 1 ) = r 1 x 1 + t 2 y 2 +... + t n y n, og gen pgra. mnmalteten af d 1 ser v, at r 1 = 0. Men så er jo t 2 y 2 +... + t n y n G H hvormed u = q 1 (d 1 x 1 ) + (t 2 y 2 +... + t n y n ) d 1 x 1 + (G H).

FRIE ABELSKE GRUPPER. 5 Dermed følger påstanden G = d 1 x 1 (G H). V har nu 2 mulgheder: Enten er G H = 0 og dermed G = d 1 x 1, og sætnngen er bevst. Eller også er G H 0 hvormed v har en undergruppe G H forskellg fra 0 en fr abelsk gruppe H af rang n 1. Induktonsantagelsen medfører da, at der fndes en bass {x 2,..., x n } for H og naturlge tal r og d 2,..., d r med d 2... d r således, at G H er fr med bass {d 2 x 2,..., d r x r }. Idet F = x 1 H, og G = d 1 x 1 (G H) ser v, at {x 1,..., x n } er bass for F, og {d 1 x 1, d 2 x 2,..., d r x r } er bass for G. V behøver nu blot tl slut at argumentere for, at d 1 d 2 : Skrv tl dette formål d 2 som d 2 = d 1 q + r 0 med 0 r 0 < d 1. Da nu {x 2, x 1 + qx 2, x 3,..., x n } følge lemma 1 er en bass for F, og det r 0 x 2 + d 1 (x 1 + qx 2 ) = d 1 x 1 + d 2 x 2 G, ser v gen pgra. mnmalteten af d 1, at r 0 = 0 og dermed det ønskede. Korollar 1. Lad G være en endelgt frembragt, abelsk gruppe. Antag, at G er frembragt af n elementer. Hvs H er en undergruppe G fndes da m N, m n, så H er frembragt af m elementer. Specelt er H også en endelgt frembragt, abelsk gruppe. Bevs: Ifølge Sætnng 4 er fndes der en fr abelsk gruppe F af rang n og en surjektv homomorf f : F G. Anvendes Sætnng 5 på undergruppen f 1 (H) af F, ser v, at f 1 (H) er fr abelsk gruppe af rang m for et vst m n. Specelt kan f 1 (H) frembrnges af m elementer. Det samme gælder da for f(f 1 (H)) = H (bemærk, at v har f(f 1 (H)) = H, det f er surjektv). Department of Mathematcs, Unversty of Copenhagen, Unverstetsparken 5, DK- 2100 Copenhagen Ø, Denmark. E-mal address: kmng@math.ku.dk