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Algebra – Blatt 11

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Academic year: 2021

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Algebra – Blatt 11

Abgabe am 27.6.2018 bis 10:30 Uhr

1 2 3 4 Σ

Bitte drucken Sie diese Seite aus und verwenden Sie sie als Deckblatt für Ihre Lösungen.

Wie üblich sind alle Antworten zu begründen/beweisen.

Aufgabe 1 (5 Punkte):

Welche der folgenden Behauptungen gelten für alle KörpererweiterungenL/K und alle Elementea∈L?

(a) Das Elementahat Grad 1 überK genau dann, wenna∈K ist.

(b) Jedes Element vonK(a)lässt sich als K-Linearkombination von Potenzen vonaschreiben.

(c) Wenn 1a sich alsK-Linearkombination von Potenzen vonaschreiben lässt, istaalgebraisch über K.

(d) Ista0 ∈Lein weiteres Element, so dassK(a) =K(a0)gilt, so habenaunda0 das selbe Minimalpolynom überK.

(e) Ista0∈L ein weiteres Element, so dassaunda0 das selbe Minimalpolynom überK haben, so ist schona=a0. Anmerkung: Mit einer „K-Linearkombination von Potenzen von a“ ist ein Ausdruck der FormPn

i=0biai gemeint für bi∈K.

Hinweis: Für einige Teilaufgaben ist Satz 3.2.5 nützlich.

Aufgabe 2 (2 Punkte):

(a) Zeigen Sie mit Hilfe von Satz 3.2.5: K:={a0+a13

2 +a2(√3

2)2|a0, a1, a2∈Q}ist ein Unterkörper vonC. (b) Wenn man (a) ohne Satz 3.2.5 lösen wollte, müsste man von Hand zeigen, dass die Kehrwerte der Elemente

von K wieder in K liegen. Machen Sie dies nur für das Element 1 +√3

2 (d. h. drücken Sie 1

1+3

2 in der Form a0+a13

2 +a2(√3

2)2aus für a0, a1, a2∈Q).

Hinweis: Eine möglicher Lösungsweg: Machen Sie aus

(a0+a13

2 +a2(√3

2)2)·(1 +√3

2) = 1 + 0·√3

2 + 0·(√3 2)2 drei lineare Gleichungen in den Variablena0, a1, a2 mit Koeffizienten inQ.

Aufgabe 3 (5 Punkte):

Wir setzenζ5:=e2πi/5∈C(so dassζ55= 1ist) undf(X) :=X5−2. Zeigen Sie:

(a) f ist irreduzibel inQ[X].

(b) Die komplexen Nullstellen vonf sindζ5i5

2 füri= 0,1,2,3,4.

(c) Im Körper Q(√5

2) hatf genau eine Nullstelle.

Hinweis:Q(√5 2)⊂R (d) Die KörperQ(√5

2)undQ(ζ55

√2)sind zwar isomorph (als Körper) aber nicht gleich (als Teilmengen von C).

Hinweis: Für einen Teil ist Satz 3.2.5 nützlich.

(e) Der Körper L:=Q(√5 2, ζ55

√2) enthält alle komplexen Nullstellen vonf.

Hinweis:ζ5∈L.

Aufgabe 4 (4 Punkte):

(a) Zeigen Sie: √

3∈/ Q(√ 2).

(b) Zeigen Sie, dass[Q(√ 2,√

3) :Q] = 4ist.

Hinweis: Bestimmen Sie[Q(√ 2,√

3) :Q(√ 2)].

(c) Finden Sie das Minimalpolynom vonα:=√ 2 +√

3 überQ.

Hinweis: Berechnen Sie Potenzen vonαund suchen Sie eine Q-lineare Abhängigkeit zwischen diesen Potenzen.

(Teil (b) gibt Ihnen eine Obergrenze, bis zu welcher Potenz Sie gehen müssen.) (d) Zeigen Sie:Q(√

2,√

3) =Q(√ 2 +√

3).

Vorlesungswebseite:http://reh.math.uni-duesseldorf.de/~internet/Alg_SS18/

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