Kurs:Algebraische Kurven (Osnabrück 2008)/Arbeitsblatt 4/latex




\inputaufgabe
{2}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ V }
{ \subseteq }{ { {\mathbb A}_{ K }^{ n } } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine Teilmenge, die aus endlich vielen Punkten bestehe. Zeige: $V$ ist genau dann \definitionsverweis {irreduzibel}{}{,} wenn $V$ einpunktig ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Berechne in $\mathbb A^3_{\R}$ den Schnitt des Zylinders
\mathl{V(x^2+y^2-1)}{} mit der Kugel mit Mittelpunkt
\mathl{P=(0,0,0)}{} und Radius $r$ in Abhängigkeit von $r$. Wann ist der Durchschnitt leer, wann irreduzibel?

}
{} {Man darf verwenden, dass der reelle Kreis irreduzibel ist.}

Die folgende Aufgabe ist eine leichte Verallgemeinerung einer Aufgabe, die schon in der Zahlentheorie vorkam. Sie hilft auch in der übernächsten Aufgabe.


\inputaufgabe
{2}
{

Es sei $p$ eine \definitionsverweis {Primzahl}{}{} und $\Z/(p)$ der zugehörige \definitionsverweis {Restklassenkörper}{}{.} Zeige: Jede Quadrik der Form
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ F }
{ =} { aX^2+bY^2+c }
{ =} { 0 }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit $a,b \neq 0$ hat mindestens eine Lösung in $\Z/(p)$.

}
{} {}




\inputaufgabe
{6}
{

Es sei $p$ eine \definitionsverweis {Primzahl}{}{} $\geq 3$ und $\Z/(p)$ der zugehörige \definitionsverweis {Restklassenkörper}{}{.} Es sei ein Polynom
\mathl{F \in \Z/(p) [X,Y]}{} der Form
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{F }
{ =} { \alpha X^2+\beta XY + \gamma Y^2 + \delta X + \epsilon Y + \eta }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gegeben. Zeige, dass für das zugehörige Nullstellengebilde
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ V(F) }
{ \subseteq }{ {\mathbb A}^{2}_{K} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} die folgenden drei Alternativen bestehen. \aufzaehlungdrei{$V(F)$ besitzt mindestens einen Punkt. }{
\mathl{F= c}{} mit einer Konstanten
\mathl{c\neq 0}{.} }{Es gibt eine Variablentransformation derart, dass das Polynom in den neuen Koordinaten die Gestalt $Z^2-u$ mit einem Nichtquadrat $u \in \Z/(p)$ besitzt. }

}
{(wenn $\alpha, \beta, \gamma$ nicht alle null sind, so ist das eine Quadrik)} {}

Die folgende Aufgabe benutzt einige weiterführende topologische Begriffe.


\inputaufgabe
{4}
{

Es sei $K$ ein Körper. \aufzaehlungvier{Man zeige, dass für
\mathl{K = \R}{} bzw.
\mathl{K = {\mathbb C}}{} die Standardtopologie \zusatzklammer {die metrische oder euklidische Topologie} {} {} feiner ist als die \definitionsverweis {Zariski-Topologie}{}{.} }{Man zeige, dass für $K[X]$ die Zariski-Topologie mit der \definitionsverweis {kofiniten Topologie}{}{} übereinstimmt. Gilt dies auch für
\mathl{K[X_1 , \ldots , X_n]}{} mit
\mathl{n > 1}{?} }{Wann ist die Zariski-Topologie $T_1$, wann ist sie \definitionsverweis {hausdorffsch}{}{?} }{Wie sieht die Zariski-Topologie aus, wenn $K$ ein endlicher Körper ist? }

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Sei $V$ eine irreduzible, affin-algebraische Menge mit mindestens zwei Punkten und seien
\mathl{P_1, \ldots , P_m \in V}{} endlich viele Punkte darin. Zeige, dass dann auch
\mathl{V \setminus \{ P_1, \ldots , P_m\}}{} \zusatzklammer {in der induzierten Topologie} {} {} irreduzibel ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{1}
{

Skizziere ein Beispiel einer \definitionsverweis {zusammenhängenden}{}{,} aber nicht \definitionsverweis {irreduziblen}{}{} \definitionsverweis {affin-algebraischen}{}{} Teilmenge.

}
{} {}




\inputaufgabe
{4}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {faktorieller Integritätsbereich}{}{} mit \definitionsverweis {Quotientenkörper}{}{} $Q(R)$. Zeige: Wenn
\mathl{F,G \in R[X]}{} keinen gemeinsamen Teiler besitzen, so besitzen sie aufgefasst in
\mathl{Q(R)[X]}{} ebenfalls keinen gemeinsamen Teiler.

}
{(man darf sich auf Hauptidealbereiche beschränken)} {}




\inputaufgabe
{1}
{

Betrachte die Menge der reellen Zahlen $\R$ mit der metrischen Topologie. Ist $\R$ \definitionsverweis {irreduzibel}{}{?}

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Seien $\mathfrak a$ und $\mathfrak b$ zwei Ideale in
\mathl{K[X_1, \ldots, X_n]}{} derart, dass ihre Radikale gleich sind. Zeige, dass dann auch ihre Nullstellenmengen übereinstimmen. Zeige durch ein Beispiel, dass die Umkehrung nicht stimmt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Erkläre, wo der Beweis zu Satz 4.8 zusammenbricht, wenn man ihn auf mehr als zwei Variablen ausdehnen will.

}
{} {}