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Abelsche Gruppe der Ordnung 6 ist zyklisch

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Tags: abelsch, Beweis, Gruppe, Gruppen, Lagrange, Ordnung, zyklisch

 
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Mathehae

Mathehae aktiv_icon

20:04 Uhr, 24.11.2018

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Hallo,

Ich soll beweisen, dass eine abelsche Gruppe der Ordnung 6 zyklisch ist, d.h. dass es ein a gibt mit G={e,a,a2,a3,a4,a5}.

Den Lösungsansatz den mein Dozent gegeben hat ist: Bestimmen Sie zunächst die möglichen Ordnungen der Elemente von G.
Mein Ansatz dazu: nach dem Satz von Lagrange können die Elemente der Ordnung 1,2,3,6 sein. Ordnung 1 hat nur das neutrale Element e.

Weiter im Lösungsansatz: Zeigen Sie durch Abzählen der Elemente einschließlich ihrer Produkte und Inversen, dass es ein Element a der Ordnung 2 und ein Element b der Ordnung 3 geben muss. Betrachten Sie dann das Produkt ab.
Wie soll ich das machen?? Da stehe ich einfach komplett auf dem Schlauch! Mögliche Elemente sind ja 1,a,b,c,d,e. Die Produkte: ab,ac,ad,ae,bc,bd,be,cd,ce,de. Und die Inversen von den Elementen und den Produkten... Aber was soll ich jetzt damit machen bzw. Wie sehe ich daran etwas mit den Ordnungen?

Kann mir da vielleicht irgendjemand behilflich sein?

Vielen Dank!

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ermanus

ermanus aktiv_icon

20:24 Uhr, 24.11.2018

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Hallo,
nimm mal an, dass es zwei verschiedene Elemente a,b gäbe, die die
Ordnung 2 haben. Zeige, dass dann {e,a,b,ab} eine Untergruppe von G wäre. Dann überlege, warum das nicht möglich ist.
Überlege dir, warum es außer e nicht nur Elemente der Ordnung 3 geben kann.
Als Konsequenz daraus schließe auf die Existenz eines a mit Ordnung 2
und eines b mit Ordnung 3, und mache dir Gedanken über die Ausdrücke arbs
und schließlich über die (ab)n.
Gruß ermanus
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ermanus

ermanus aktiv_icon

15:43 Uhr, 26.11.2018

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Hallo,
gibt es hier noch eine Rückmeldung?
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

10:21 Uhr, 28.11.2018

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Da sich die Fragestellerin vermutlich in Luft aufgelöst hat,
hier für die Interessierten eine Lösung:
Wir betrachten die Menge {{x,x-1}:xG}.
Dies ist eine Partition von G. Da die Anzahl der Elemente von G gerade ist,
muss auch die Anzahl der einlementigen {x,x-1} gerade sein.
Nun ist {e,e-1}={e} einelementig, also muss es mindestens noch
ein anderes einelementiges {x,x-1} geben. Es gibt also ein aG mit
a=a-1, ae, also a2=e.
Gemäß meinem Post vom 24.11. um 20:24 Uhr ist dann a das einzige Element
der Ordnung 2. Damit haben alle Elemente e,a jeweils die Ordnung 3
oder 6. Hat b die Ordnung 6, so sind wir fertig.
Hat b die Ordnung 3, so hat ab die Ordnung 6, da die
Elemente ab,(ab)2=b2,(ab)3=a,(ab)4=b,(ab)5=ab2,(ab)6=e alle verschieden sind.
Gruß ermanus
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