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Hallo zusammen,
Mir ist folgende Algebra Aufgabe gegeben:
Sei G eine Gruppe, welche aus mindestens zwei Elementen besteht. Zeige, dass G genau dann keine nicht-trivialen Unterguppen besitzt, wenn G zyklisch und von Primzahlordnung ist.

Ich hätte mir dazu einmal folgendes überlegt:

|G|=ord(g)=n. Wenn es kN,1<k<n gibt, sodass n=mk,mN, dann ist die Ordnung von gkG mehr als 1 und höchstens *m, da

(gk)m=gmk=gn=1

und

1<k<n  1 g^k =G

Somit kann es doch kein solches k geben, womit n eine Primzahl wäre?

Stimmt das mal soweit bzw. reicht das oder muss ich noch was präzisieren?

Danke für Hilfe,
LG Euler

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Es fehlt die Annahme dass G von endlicher Ordnung sein muss. Andernfalls stimmt die Aussage nicht. Es gibt unendliche einfache Gruppen, die nicht-abelsch sind.   ─   zestysupreme 21.12.2023 um 13:15

Hallo zestysupreme

Vielen Dank für deinen Hinweis zur fehlenden Annahme:

"Es gibt unendliche einfache Gruppen, die nicht-abelsch sind." - daran hätte ich jetzt wirklich gar nicht gedacht!

LG Euler
  ─   euler03 21.12.2023 um 21:57

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Kein Problem. Wenn du weißt, dass G endliche Ordnung hat, denk an den Satz von Lagrange (Untergruppen teilen die Ordnung), dann ist die Aufgabe nicht mehr schwer.   ─   zestysupreme 21.12.2023 um 23:04

Selbstmurmelnd gibt es unendliche einfache nichtabelsche Gruppen. Diese Tatsache hat aber nichts mit der Aufgabenstellung zu tun.   ─   m.simon.539 21.12.2023 um 23:49
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Im Prinzip bist Du hier auf Kurs, allerdings verwirrend aufgeschrieben und unvollständig.
Zunächst solltest Du hinschreiben, ob Du die Rückrichtung oder Hinrichtung zeigst.

Hier eine Beweisskizze zur Hinrichtung:

Vor.: Sei G eine Gruppe, die keine nicht-trivialen Untergruppen besitzt.
Z.Z.: G ist zyklisch und von Primzahlordnung.
Bew: Sei gG{e}. Sei (g) die von g erzeugte Untergruppe. Wegen Vor. ist (g)=G. Also ist G zyklisch.
Wäre G unendlich, dann wäre G isomorph zu Z, und zwar vermöge dem Isomorphismus I:ZG,I(z)=gz.
Da Z nicht-triviale UG besitzt, muss G endlich sein. Setze n=|G|.

So, und nun kommt der Beweisteil, den Du schon skizziert hast.
Dein m fällt vom Himmel. Es sollte aber sozusagen parallel zum k eingeführt werden, z.B. so:
"Annahme, es gäbe k,m so, dass 1<k,m<n und n=mk."
Die "*" vor dem m und hinter der 1 können getrost weg.
Die Aussage ord(g)<n hast Du dann beweisen.
Dann hinschreiben: "Das ist ein Widerspruch zu (g)=G, denn ord(g)=|(g)|=|G|=n".
Deine Gleichung "1gk≰=G" kann weg.

Beweisskizze Rückrichtung:
Vor.: G ist zyklisch und von Primzahlordnung.
Z.Z..: G besitzt keine nicht-trivialen Untergruppen besitzt.
Bew.:
Ann.: U sei nicht triviale Untergruppe von G.
Sei uU{1}. Dann ist 1<ord(u)|U|<n.
ord(u) ist Teiler von n. Widerspruch zu "n ist prim".

Wie man sieht, muss "G endlich" nicht vorausgesetzt werden.


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Hallo m.simon.539,

Habe die Aufgabe mittlerweile vollständig gelöst - aber dennoch vielen vielen Dank für deine ausführliche Beweisskizze (hat mir Verständnismaßig dann doch noch an einigen stellen weitergeholfen :))

Ich wünsche dir noch schöne Weihnachtsfeiertage :)
LG Euler
  ─   euler03 26.12.2023 um 14:33

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