Elementare und algebraische Zahlentheorie/5/Klausur/latex

%Daten zur Institution

%\input{Dozentdaten}

%\renewcommand{\fachbereich}{Fachbereich}

%\renewcommand{\dozent}{Prof. Dr. . }

%Klausurdaten

\renewcommand{\klausurgebiet}{ }

\renewcommand{\klausurtyp}{ }

\renewcommand{\klausurdatum}{ . 20}

\klausurvorspann {\fachbereich} {\klausurdatum} {\dozent} {\klausurgebiet} {\klausurtyp}

%Daten für folgende Punktetabelle


\renewcommand{\aeins}{ 3 }

\renewcommand{\azwei}{ 3 }

\renewcommand{\adrei}{ 6 }

\renewcommand{\avier}{ 4 }

\renewcommand{\afuenf}{ 3 }

\renewcommand{\asechs}{ 4 }

\renewcommand{\asieben}{ 4 }

\renewcommand{\aacht}{ 4 }

\renewcommand{\aneun}{ 4 }

\renewcommand{\azehn}{ 4 }

\renewcommand{\aelf}{ 4 }

\renewcommand{\azwoelf}{ 3 }

\renewcommand{\adreizehn}{ 6 }

\renewcommand{\avierzehn}{ 4 }

\renewcommand{\afuenfzehn}{ 5 }

\renewcommand{\asechzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asiebzehn}{ 64 }

\renewcommand{\aachtzehn}{ }

\renewcommand{\aneunzehn}{ }

\renewcommand{\azwanzig}{ }

\renewcommand{\aeinundzwanzig}{ }

\renewcommand{\azweiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\adreiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\avierundzwanzig}{ }

\renewcommand{\afuenfundzwanzig}{ }

\renewcommand{\asechsundzwanzig}{ }

\punktetabellesechzehn

\klausurnote

\newpage


\setcounter{section}{K}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Definiere die folgenden \zusatzklammer {kursiv gedruckten} {} {} Begriffe. \aufzaehlungsechs{Ein \stichwort {Integritätsbereich} {.}

}{Eine \stichwort {Sophie-Germain-Primzahl} {.}

}{Der \stichwort {Quotientenkörper} {} zu einem kommutativen Ring $R$.

}{Ein \stichwortpraemath {R} {Modul}{} $M$ über einem kommutativen Ring $R$.

}{Ein \zusatzklammer {ganzer} {} {} \stichwort {Zahlbereich} {.}

}{Das \stichwort {Ideal zu einem effektiven Divisor} {} $D$ in einem Zahlbereich $R$. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Formuliere die folgenden Sätze. \aufzaehlungdrei{Der \stichwort {Chinesische Restsatz} {} für $\Z$.}{Der Satz über die Charakterisierung von Carmi\-chael-Zahlen.}{Der Satz über die Potenzen von Idealen in einem quadratischen Zahlbereich.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{6}
{

Es seien
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \ell,m }
{ \in }{ \N_+ }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und es sei $x$ die Zahl mit $\ell$ Neunen und $y$ die Zahl mit $m$ Neunen \zusatzklammer {im Zehnersystem} {} {.} Zeige, dass $y$ genau dann von $x$ geteilt wird, wenn $m$ von $\ell$ geteilt wird.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Finde unter den Zahlen $\leq 1000$ diejenige Zahl mit der maximalen Anzahl an Teilern.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Bestimme in $\Z [ { \mathrm i} ]$ die Primfaktorzerlegung von $8- { \mathrm i}$. Begründe, warum die Faktoren prim sind.

}
{} {}




\inputaufgabe
{4 (2+1+1)}
{


a) Bestimme die primitiven Elemente von
\mathl{\Z/(11)}{.}


b) Man gebe einen Gruppenisomorphismus der additiven Gruppe
\mathl{(\Z/(10),+)}{} in die Einheitengruppe
\mathl{{ \left( \Z/(11) \right) }^{\times}}{} an.


c) Bestimme für jede Einheit aus
\mathl{\Z/(11)}{} die Ordnung.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Berechne mit Hilfe des quadratischen Reziprozitätsgesetzes und seiner Ergänzungssätze das Legendre-Symbol


\mathdisp {\left(\frac{53}{311}\right)} { . }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Beschreibe mittels geeigneter Kongruenzbedingungen diejenigen ungeraden Primzahlen $p$ mit der Eigenschaft, dass $7$ ein Quadratrest modulo $p$ ist.

Gibt es unendlich viele solche Primzahlen?

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ p }
{ \in }{ \Z }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine Primzahl und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ n }
{ \in }{ \N }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige, dass der \definitionsverweis {Restklassenring}{}{} $\Z/(p^n)$ nur die beiden trivialen \definitionsverweis {idempotenten Elemente}{}{} \mathkor {} {0} {und} {1} {} besitzt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Zeige: Für eine \definitionsverweis {Primzahl}{}{} $p$ ist die Mersennesche Zahl $M_p$ \definitionsverweis {quasiprim}{}{} zur Basis $2$.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {kommutativer Ring}{}{} und ${\mathfrak p}$ ein \definitionsverweis {Ideal}{}{.} Zeige, dass ${\mathfrak p}$ genau dann ein \definitionsverweis {Primideal}{}{} ist, wenn der \definitionsverweis {Restklassenring}{}{} $R/{\mathfrak p}$ ein \definitionsverweis {Integritätsbereich}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Es sei $p$ eine Primzahl,
\mathl{q=p^{e}}{} mit
\mathl{e \geq 1}{} und sei ${\mathbb F}_q$ der Körper mit $q$ Elementen und
\mathl{R={\mathbb F}_q[X]}{} der Polynomring darüber. Zeige, dass jeder Restklassenring $R/{\mathfrak a}$ zu einem Ideal
\mathl{{\mathfrak a} \neq 0}{} endlich ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{6}
{

Man gebe ein Beispiel von zwei \definitionsverweis {Zahlbereichen}{}{} \mathkor {} {R} {und} {S} {,} die als Ringe nicht \definitionsverweis {isomorph}{}{} sind, aber die Eigenschaft haben, dass sowohl die additiven Strukturen \mathkor {} {(R,+,0)} {und} {(S,+,0)} {} als Gruppen \definitionsverweis {isomorph}{}{} als auch die multiplikativen Strukturen \mathkor {} {(R, \cdot,1)} {und} {(S, \cdot,1)} {} als Monoide isomorph sind.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{R }
{ = }{\Z[ { \mathrm i} ] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Berechne einen Erzeuger für das gebrochene Ideal aus
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Q(R) }
{ = }{\Q[{ \mathrm i}] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{,} das durch die beiden Erzeuger
\mathdisp {\frac{5}{7} \text{ und } \frac{-8+6 { \mathrm i} }{5}} { }
gegeben ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{5}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {quadratischer Zahlbereich}{}{.} Zeige, dass es ein
\mathbed {f \in R} {}
{f \neq 0} {}
{} {} {} {,} mit der Eigenschaft gibt, dass die \definitionsverweis {Nenneraufnahme}{}{} $R_f$ faktoriell ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Ergänze die Matrix
\mathdisp {\begin{pmatrix} 7892 & 1551 \\ & \end{pmatrix}} { }
zu einer ganzzahligen Matrix mit Determinante $1$.

}
{} {}