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Q√3 und Q(i) nur als Q-Vektorraum isomorph

Universität / Fachhochschule

Polynome

Tags: polynom

 
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Euler03

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15:33 Uhr, 25.04.2024

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Hallo,
Ich würde gerne folgende Aufgabe beweisen:

Q(√3) und Q(i) sind als Q-Vektorräume, aber nicht als Körper isomorph.


Mein Ansatz ist nun der folgende:

i hat ja das Minimalpolynom X^2+1 und √3 das Minimalpolynom X^2-3. Beide haben also den Grad 2 (die Elemente sind algebraisch über Q), weshalb diese isomorph über Q-Vekororräume der Dimension 2 sind.

Wenn ich nun annehme, dass Q(√3) und Q(i) über einen Körper isomorph wären, dann müsste es ja einen Körperisomorphismus φ: ℚ(i) → ℚ(√3) geben. Dabei gilt dann φ(1) = 1 → -φ(1) = φ(-1) = -1 und (φ(i))2 = φ(i2) = φ(-1) = -1.

Jetzt würde ich das zu einem Widerspruch führen wollen - hierbei komme ich allerdings nicht weiter!!!

Falls mein bisheriger Ansatz so richtig ist, würde ich mich sehr freuen, wenn mir jemand einen Hinweis geben könnte, wie nun weiter zu verfahren ist.
LG Euler


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michaL

michaL aktiv_icon

07:36 Uhr, 26.04.2024

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Hallo,

es ist die Frage, was ihr schon wisst.
Wirklich einfach zu beweisen ist, dass ein Körperisomorphismus φ:[i][3] insbesondere den Primkörper (also hier ) fest lassen muss, d.h. alle rationalen Zahlen per φ auf sich selbst abgebildet werden.

Dann führt deine Annahme darüber, dass φ ja insbesondere surjektiv sein muss, zur Existenz eines Elementes a+ib[i] mit φ(a+ib)=3.
Daraus nehmen wir, dass φ((a+ib)2)=3=φ(3) gilt und wegen der Injektivität von φ demnach (a+ib)2=3=a2-b2+2abi gelten muss.
Daraus folgt doch aber, dass 2abi=0 bzw schon ab=0.
Eine Fallunterscheidung a=0b=0 führt nun leicht zum gesuchten Widerspruch.

Mfg Michael
Frage beantwortet
Euler03

Euler03 aktiv_icon

15:12 Uhr, 26.04.2024

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Hallo michaL,

Danke dir vielmals für deine Antwort - habe mit deiner Erklärung meinen Beweis zu Ende führen können :-)

LG Euler
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Akeloman

Akeloman aktiv_icon

22:55 Uhr, 26.04.2024

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