Stelling van Jordan. Ayla Stam. 14 juli Bachelorscriptie Begeleiding: dhr. prof. dr. L.D.J. (Lenny) Taelman
|
|
- Heidi Peeters
- 4 jaren geleden
- Aantal bezoeken:
Transcriptie
1 Stelling van Jordan Ayla Stam 14 juli 2017 Bachelorscriptie Begeleiding: dhr. prof. dr. L.D.J. (Lenny) Taelman Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica Universiteit van Amsterdam
2 Samenvatting Deze bachelorscriptie gaat over een stelling van Jordan. De stelling uit 1872 die in deze scriptie besproken wordt, is een resultaat in de eindige groepentheorie. Het laat zien dat onder een groepswerking, die voldoet aan bepaalde voorwaarden, er tenminste één groepselement is zonder vaste punten. Bovendien is er een andere stelling, met dezelfde voorwaarden, die een ondergrens geeft voor het aantal elementen zonder vaste punten. Het resultaat van de stelling van Jordan heeft toepassingen in andere gebieden in de wiskunde. Een voorbeeld hiervan is in de topologie. Hier kan iets gezegd worden over het bestaan van een continue afbeelding van de cirkel naar een topologische ruimte, die niet gelift kan worden naar een overdekking. Maar ook kan de stelling van Jordan worden toegepast in de getaltheorie. Namelijk bij een stelling die een ondergrens geeft voor de dichtheid van een verzameling priemgetallen met een bepaalde eigenschap. In deze scriptie wordt als leidraad het artikel van Jean-Pierre Serre gebruikt; On a theorem of Jordan. Titel: Stelling van Jordan Auteur: Ayla Stam, aylastam@gmail.com, Begeleiding: dhr. prof. dr. L.D.J. (Lenny) Taelman Tweede beoordelaar: dhr. dr. A.L. (Arno) Kret Einddatum: 14 juli 2017 Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Universiteit van Amsterdam Science Park 904, 1098 XH Amsterdam 2
3 Inhoudsopgave Inleiding 4 1. Stelling van Jordan en uitbreiding Stelling van Jordan Uitbreiding van de stelling van Jordan Voorbeelden Topologie Stelling van Jordan toegepast in topologie Voorbeeld Getaltheorie Stelling van Jordan toegepast in getaltheorie Voorbeelden Conclusie 22 Populaire samenvatting 23 Bibliografie 25 A. Mathematica-code 26 3
4 Inleiding De Franse wiskundige Camille Jordan (1838) heeft in zijn carrière verschillende belangrijke stellingen bewezen [7]. Deze stellingen komen onder andere uit de eindige groepentheorie, lineaire algebra (bijvoorbeeld de Jordan normaalvorm), topologie (bijvoorbeeld de Jordankromme) en Galoistheorie. De stelling die in deze scriptie besproken wordt, is een stelling uit de eindige groepentheorie. Deze is gepubliceerd in een paper van Jordan in 1872 [2]. In het vervolg van dit verslag zal deze stelling benoemd worden als de stelling van Jordan. Het wordt al snel duidelijk bij het volgen van algebra colleges dat groepswerkingen een belangrijke rol spelen in de groepentheorie. Er zijn verschillende eigenschappen die bij een groepswerking horen. Een voorbeeld hiervan is het aantal elementen die een groepselement vasthoudt onder de groepswerking. De stelling van Jordan gaat hier over. Deze stelling geeft als een groep transitief werkt op een verzameling met minstens twee elementen, dat er dan één groepselement is zonder vaste punten. Jean-Pierre Serre heeft over de stelling van Jordan en verschillende toepassingen hiervan in 2003 het artikel On an theorem of Jordan geschreven [8]. Dit artikel wordt als leidraad gebruikt in deze scriptie. Het doel van deze scriptie is om de stelling van Jordan en een uitbreiding hiervan te bewijzen. In deze uitbreiding wordt een ondergrens gegeven voor het aantal elementen in een groep zonder vaste punten. Daarnaast heeft de stelling van Jordan toepassingen in het bewijs van stellingen uit andere gebieden in de wiskunde. Een ander doel in dit verslag is dan ook het bewijzen van een stelling uit de topologie en een stelling uit de getaltheorie met gebruikmaking van de stelling van Jordan. De stelling uit de topologie geeft dat er een continue afbeelding bestaat van de cirkel naar de een topologische ruimte die niet gelift kan worden naar een overdekking van die topologische ruimte. De stelling uit de getaltheorie zegt iets over het bestaan van de dichtheid van een bepaalde verzameling priemgetallen. Daarnaast geeft de uitbreiding van de stelling van Jordan een ondergrens voor deze dichtheid. Bij een groot deel van de bovenstaande stellingen zullen ook voorbeelden gegeven worden. Ten slotte wil ik mijn begeleider Lenny Taelman bedanken voor al zijn hulp, kennis en geduld tijdens het schrijven van deze bachelorscriptie. 4
5 1. Stelling van Jordan en uitbreiding 1.1. Stelling van Jordan Allereerst een aantal definities en een stelling voordat de stelling van Jordan geïntroduceerd en bewezen wordt. Deze komen uit de syllabus algebra I hoofdstuk 8 [4]. Definitie 1.1. Een (links)werking van groep een G op een verzameling X is een afbeelding G X X gegeven door (g, x) gx met de volgende eigenschappen: (i) ex = x voor alle x X (ii) (gh)x = g(hx) voor alle g, h G en x X. In sommige situaties is het natuurlijker om een groep G van rechts op een verzameling X te laten werken. Een rechtswerking is dan een afbeelding X G X, die we noteren als (x, g) xg waarvoor geldt xe = x en x(gh) = (xg)h voor alle g, h G en x X. Opmerking. Een alternatieve definitie voor een werking van een groep G op een verzameling X is een groepshomomorfisme ϕ : G Sym(X) door g (x gx). Hierbij is Sym(X) de symmetrische groep bestaande uit alle bijecties van X naar X, ook wel genoteerd als S n. Definitie 1.2. Zij X een eindige verzameling, G een eindige groep die werkt op X, x X en g G. (i) De baan van x onder G is de verzameling Gx = {gx g G}. (ii) De stabilisator van x in G is de ondergroep G x = {g G gx = x} van G. (iii) De vaste punten van g zijn de elementen x X die door g op zichzelf afgebeeld worden, genoteerd als de verzameling X g = {x X gx = x}. (iv) De werking van G op X heet transitief als er een x X bestaat zodat Gx = X, Stelling 1.3 (Baan-stabilisatorstelling). Zij G een eindige groep die werkt op een eindige verzameling X en x X. Dan is de afbeelding f : G/G x Gx gegeven door f(ag x ) = ax een bijectie. Als gevolg hiervan geldt: Bewijs. Zie [4] stelling Gx = G x. Stelling 1.4 (Stelling van Jordan). Zij G een groep die transitief werkt op een eindige verzameling X met X 2. Dan is er een g G waarvoor geldt X g =. Elementen g G waarvoor geldt X g = noemen we ook wel elementen zonder vaste punten. 5
6 Bewijs van stelling 1.4. We mogen aannemen dat G eindig is, anders zouden we G kunnen vervangen door zijn beeld in Sym(X). Omdat G transitief werkt op X, betekent dit dat er precies één baan is van X onder G. De baan-stabilisatorstelling geeft nu dat X = G. x De stabilisator G x van een element x X heeft dus X elementen. Alle deelgroepen G x bevatten tenminste één element gemeenschappelijk, namelijk e G. Hierdoor heeft de vereniging van alle G x op zijn hoogst G x ( G x 1) + 1 = X ( G x 1) + 1 = ( X 1) x X x X elementen. Bij het laatste gelijkteken wordt de baan-stabilisatorstelling gebruikt. We kunnen nu zien dat er ten minste X 1 elementen van G zijn die in geen G x zitten. Dat wil zeggen voor ten minste X 1 elementen geldt dat X g =, ofwel hebben geen vaste punten. Er is te zien in het bewijs van de stelling van Jordan dat deze stelling eigenlijk iets sterker bewijst, namelijk: Stelling 1.5. Zij G een groep die transitief werkt op een eindige verzameling X. Dan zijn er ten minste X 1 elementen g G waarvoor geldt X g =. Opmerking. In het bewijs van de stelling van Jordan is te zien dat er precies X 1 elementen g G zonder vaste punten zijn dan en slechts dan als Gx Gy = {e} voor alle x, y X met x y Uitbreiding van de stelling van Jordan In de vorige paragraaf hebben we gezien als een groep G transitief werkt op een eindige verzameling X met X 2 dat er dan minstens één g G bestaat zonder vaste punten. De volgende stelling geeft een ondergrens voor het aantal elementen in G zonder vaste punten. Stelling 1.6. Zij G een eindige groep die transitief werkt op een eindige verzameling X. Zij G 0 de verzameling van g G zonder vaste punten, ofwel X g =. Dan geldt G 0 X. Voor het bewijs van deze stelling hebben we twee lemma s nodig (uit [9] hoofdstuk 1). Verder definiëren we χ(g) voor g G als het aantal vaste punten van g op X, ofwel χ(g) = X g. Lemma 1.7 (Lemma van Burnside). Het aantal banen van G in X is gelijk aan 1 χ(g). g G Bewijs. De verzameling van banen vormt een partitie van X. Het is dus voldoende om de stelling aan te tonen voor X en het geval dat er één baan is, ofwel G transitief werkt 6
7 op X. Dan geldt 1 g G χ(g) = 1 = 1 1 g G x X gx=x 1 x X g G gx=x = 1 G x x X = 1 G x X = 1 = 1 waarbij de Baan-stabilisatorstelling wordt toegepast in de laatste regel. Dit bewijst het lemma. 1 Lemma 1.8. Er geldt g G χ2 (g) 2. Bewijs. Zoals χ(g) het aantal vaste punten is van g op X, is χ 2 (g) het aantal vaste punten van g op X X. Lemma 1.7 geeft dat 1 g G χ2 (g) het aantal banen is van G op X X. Definieer = {(x, x) x X} als de diagonaal van X X. Dan is het complement van gegeven door (X X)\ = {(x, y) x y}. Dit laat zien dat er minstens twee banen zijn van G op X X. Bewijs van stelling 1.6. Als g / G 0 dan geldt 1 χ(g) X. Dit kunnen we omschrijven tot χ(g) 1 0 en χ(g) X 0, ofwel Vervolgens geeft dit Dit wil zeggen 1 1 (χ(g) 1)(χ(g) X ) 0. g G\G 0 (χ(g) 1)(χ(g) X ) 0. (χ(g) 1)(χ(g) X ) 1 (χ(g) 1)(χ(g) X ). g G g G 0 Waarbij de rechterkant herschreven kan worden tot 1 (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 1 ( 1)( X ) g G 0 g G 0 = X 1 = X G 0 g G 0 en de linkerkant tot 1 (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 1 (χ 2 (g) ( X + 1)χ(g) + X ) g G = 1 = 1 g G χ 2 (g) 1 g G 0 ( X + 1)χ(g) + 1 X g G χ 2 (g) X + 1 g G 0 g G χ(g) + X., g G 7
8 Nu kunnen we lemma 1.8 gebruiken en het feit dat we aangenomen hebben dat G transitief 1 werkt op X, ofwel g G χ(g) = 1 (Lemma van Burnside). Dit geeft 1 (χ(g) 1)(χ(g) X ) 2 ( X + 1) + X = 1. g G We kunnen nu concluderen dat 1 X G 0 en vandaar G 0 X. De ongelijkheid in stelling 1.6 is in sommige gevallen een strikte ongelijkheid. Voordat hier een stelling over geformuleerd wordt, eerst een aantal definities, lemma s en stellingen. Deze komen uit hoofdstuk 7 van [11], hoofdstuk 1 en 6 van [9]. Deze worden gegeven in de volgorde waarin ze ook worden gebruikt in het bewijs van de stelling. Definitie 1.9. Een werking van G op X heet 2-transitief als er voor elke twee paren van verschillende elementen x, y X en x, y X geldt dat er een g G bestaat zodat gx = x en gy = y. Lemma De werking van G op X is 2-transitief dan en slechts dan als de werking transitief is en 1 χ 2 (g) = 2. g G Bewijs. Stel dat G 2-transitief werkt op X. Dan bestaat er een g G zodat gx = x en gy = y voor elke twee paren x, y X en x, y X met x y en x y. Dan werkt G ook transitief op X want voor elk paar x, x X is er een g G zodat gx = x. Definieer nu = {(x, x) x X} als de diagonaal van X X. Deze verzameling is precies één baan want G werkt transitief op X dus er is een g G zodat g(x, x) = (g(x), g(x)) = (y, y) voor alle x, y X. Kijk nu naar (X X)\ = {(x, y) x y}, het complement van. Dit is ook precies één baan want door de 2-transitiviteit is er een g G zodat g(x, y) = (x, y ) voor alle paren met verschillende elementen x, y X en x, y X. Dus er zijn twee banen van G op X X, ofwel 1 Neem nu aan dat 1 g G χ2 (g) = 2. g G χ2 (g) = 2 en dat de werking van G op X transitief is. Dit betekent dat en het complement (X X)\ de twee banen zijn van X X onder G. Dat (X X)\ = {(x, y) x y} een baan is betekent dat er een g G is zodat g(x, y) = (x, y ) voor alle paren met verschillende elementen x, y X en x, y X. Dit is precies de definitief van 2-transitief. Lemma Zij X 3 en de werking van G op X 2-transitief. Dan geldt G x {e} voor alle x X. Bewijs. De werking van G op X is 2-transitief dus voor elke twee paren van verschillende elementen x, y X en x, y X geldt dat er een g G bestaat zodat gx = x en gy = y. Neem nu de paren x, y X en x, y X met x y y. Dan is er een g G zodat gx = x en gy = y. Dus er is een g e G waarvoor geldt gx = x, ofwel G x {e}. Hiermee hebben we het lemma bewezen omdat x X willekeurig was. Definitie Een werking van G op X heet trouw als er geen element g G\{e} is zodat gx = x voor alle x X. Anders gezegd, Ker(ϕ : G Sym(X)) = {e}. In het vervolg van dit hoofdstuk mogen we aannemen dat de werking van G op X trouw is. Namelijk, stel dat de werking niet trouw is. Definieer dan nu K als volgt: K = {g G gx = x voor alle x X}. Dan is K een normaaldeler van G want het is 8
9 de kern van de afbeelding ϕ : G Sym(X) en de kern van een groepshomomorfisme is een normaaldeler. De werking van G/K op X geven door gx = (gk)x = g(kx) = gx is vervolgens trouw omdat Ker(ϕ : G/K Sym(X)) = {e}. Nu geldt c 0 = G 0 = {g G Xg = } = {g G/K Xg = } K = {g G/K Xg = }. G/K Dus als de werking van G op X niet trouw is, kunnen we het quotiënt G/K beschouwen die trouw werkt op X en dit heeft geen invloed op de ratio c 0. Lemma Als (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 0 voor alle g G\G 0, dan is er geen element g G\{e} met χ(g) 2. Bewijs. Als (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 0 voor alle g G\G 0 impliceert dit χ(g) = X of χ(g) = 1 of χ(g) = 0 voor alle g G. Stel er is een g G met χ(g) 2 dan heeft dit element X vaste punten. Dit betekent dat gx = x voor alle x X. Omdat we aan mogen nemen dat de werking van G op X trouw is geeft dit g = e. Dus er is geen element g G\{e} met χ(g) 2. Definitie Zij G een eindige groep die trouw werkt op X. Dan heet de groep G een Frobeniusgroep op X als (i) G transitief werkt op X (ii) G x {e} voor alle x X (iii) G x G y = {e} voor alle x, y X met x y. Stelling [Stelling van Frobenius] Zij G een Frobeniusgroep. Dan is de verzameling N = G 0 {e} een normaaldeler van G. Bewijs. Zie [9] stelling 6.7 en stelling Definitie Zij G een groep met ondergroepen H en N. Dan heet G het semidirect product van H met N als (i) N G (N normaaldeler van G) (ii) N H = {e} (iii) G = NH. Als G het semidirect product is van H met N dan wordt dit ook wel genoteerd als G = N H. Lemma Zij G een eindige groep met ondergroepen H en N die voldoen aan de volgende voorwaarden (i) N G (ii) N H = {e} (iii) = N H. Dan geldt G = N H. 9
10 Bewijs. Definieer ϕ : N H G door (n, h) nh. Het beeld van ϕ is NH. Als we laten zien dat G = NH dan is G het semidirect product van H met N ofwel G = N H. Eerst laten we zien dat ϕ injectief is. Stel dat n 1 h 1 = n 2 h 2 dan n 1 2 n 1 = h 2 h 1 1 = g voor n 1, n 2 N, h 1, h 2 H en g G. Dit geeft g N en g H. Maar N H = {e} dus volgt dat g = e. Ofwel n 1 = n 2 en h 1 = h 2. Hiermee is ϕ injectief. We hebben aangenomen dat = N H = N H dus nu volgt dat ϕ ook surjectief is. Dit geeft G = NH waarmee het lemma bewezen is. Het volgende gevolg geeft dat een Frobeniusgroep G het semidirect product is van G x met N = G 0 {e}. Gevolg Zij G een Frobeniusgroep met N = G 0 {e} een normaaldeler van G en x X. Dan geldt G = N G x. Bewijs. We gaan de voorwaarden van lemma 1.17 na. Aan (i) wordt voldaan omdat G x een ondergroep en N een normaaldeler is van G (stelling 1.15). Verder geldt dat N G x = {e} omdat G x = {g G gx = x} en N = G 0 {e} = {g G gx x} {e}. Dit geeft dus (ii). Vervolgens willen we dat = N G x. Omdat G een Frobeniusgroep is geldt dat G x G y = {e} voor alle x, y X met x y. In opmerking van paragraaf 1.1 hebben we gezien dat de stelling van Jordan nu impliceert dat G 0 = X 1. Dus dan volgt N G x = ( G 0 + 1) G x = X G x =. De laatste gelijkheid omdat G transitief werkt op X. Er is nu ook aan voorwaarde (iii) voldaan dus geeft dit G = N G x. Definitie Een werking van G op X heet vrij als gx = x impliceert g = e voor alle x X. Anders gezegd, G x = {e} voor alle x X. Er geldt bovendien als een werking van G op X vrij is, dat deze dan ook trouw is. Dit is omdat {e} het enige element is van G waarvoor geldt gx = x voor alle x X. Lemma Zij G een groep die werkt op een verzameling X. Dan geldt voor elke g G gg x g 1 = G gx. Bewijs. Neem a gg x g 1, dan is er een h G x zodat a = ghg 1. Nu volgt dat a G gx uit a(gx) = (ghg 1 )(gx) = ghx = gx. Neem nu a G gx. Dan geldt agx = gx, ofwel g 1 agx = x. Dit geeft dat g 1 ag G x. Dan is er een h G x zodat g 1 ag = h, ofwel a = ghg 1. Dus a gg x g 1. Lemma Zij G een eindige groep met 2. Als voor alle x, y G\{e} er een σ Aut(G) is zodat σx = y, dan is een macht van een priemgetal p. Bewijs. We weten dat voor alle x, y G\{e} er een σ Aut(G) is zodat σx = y. Stel is deelbaar door priemgetallen p en q met p q. Kies dan x, y G met ord(x) = p en ord(y) = q. Dit geeft een tegenspraak omdat een automorfisme elementen naar elkaar stuurt met dezelfde orde. Dus een macht van een priemgetal p. Hieronder dan de stelling waarbij de ongelijkheid van stelling 1.6 een strikte ongelijkheid wordt. Stelling Zij G een eindige groep die transitief werkt op een verzameling X. Neem aan dat X geen macht is van een priemgetal. Dan geldt G 0 > X. 10
11 Bewijs. Deze stelling gaan we bewijzen door middel van contrapositie. Stel nu dat G 0 = X, dan geeft het bewijs van stelling 1.6 dat deze gelijkheid geldt dan en slecht dan als 1 g G χ2 (g) = 2 en (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 0 voor alle g G\G 0. Lemma 1.10 geeft g G χ2 (g) = 2 dan is de werking van G op X 2-transitief. En als de werking van als 1 G op X 2-transitief is, geeft lemma 1.11 dat G x {e} voor alle x X. Verder krijgen we met lemma 1.13: als (χ(g) 1)(χ(g) X ) = 0 voor alle g G\G 0, dan is er geen element g G\{e} met χ(g) 2. Dit laatste geeft G x G y = e voor alle x, y X met x y. Er volgt nu dat G een Frobeniusgroep is op X. De stelling van Frobenius geeft dat N = G 0 {e} een normaaldeler is van G. Met gevolg 1.18 weten we nu dat G het semidirect product is van G x is met N. Omdat G transitief werkt op X krijgen we met de baan-stabilisatorstelling dat X = G x. Hieruit volgt N = X en X 1 = G 0 = 1 X. Dus = X ( X 1) en G x = X 1. We kunnen nu een werking van G x op N\{e} definiëren door (g, a) gag 1 voor a N\{e} en g G x. We gaan laten zien dat deze werking vrij is. Er geldt voor alle g G dat gg x g 1 = G gx (lemma 1.20). Dit betekent dat gag 1 = a impliceert dat a G x G gx. Dit kan niet omdat a N\{e} = G 0 dus ax x voor alle x X. Hieruit volgt g = e en is de werking dus vrij, ofwel G xa = {e} voor alle a N\{e}. Met de baan-stabilisatorstelling geeft dit G x a = G x voor alle a N\{e}, maar N\{e} en G x bevatten evenveel elementen dus G x a = N\{e}. Dit betekent dat de werking van G x op N\{e} transitief is. Nu kunnen we een automorfisme maken σ g : N N gegeven door x gxg 1 met g G x. En we weten door transitiviteit dat voor alle x, y N\{e} is er een σ g Aut(N) zodat σ g x = gxg 1 = y. Dan geeft lemma 1.21 dat N = X een macht is van een priemgetal p. We hebben nu aangetoond als G 0 = X, dan is X een macht van een priemgetal. Ofwel, als X geen macht is van een priemgetal dan G 0 > X Voorbeelden Hieronder een aantal voorbeelden van stelling 1.6. Voorbeeld Voor de groep G = S n geeft stelling 1.6 een sterkere ondergrens voor het aantal elementen in G dat geen vaste punten heeft dan de stelling 1.5. Stelling 1.5 geeft namelijk dat G 0 X 1, ofwel G 0 n 1. Terwijl stelling 1.6 geeft dat G 0 X = n! = (n 1)!. n Voorbeeld Zij q een macht van een priemgetal. Definieer vervolgens de groep G = GA(1, q) = {ϕ : F q F q gegeven door x ax + b a F q, b F q }. Deze groep werkt transitief op X = F q. Verder heeft de groep F q F q = q(q 1) elementen. Dan gaan we nu kijken hoeveel elementen uit G geen vaste punten hebben. Claim. Er zijn q 1 elementen zonder vaste punten. Dit is omdat ax + b heeft een vast punt dan en slechts dan als er een x F q is zodat ax + b = x. Anders gezegd: er is een x F q zodat (a 1)x = b. Dit geeft ax + b heeft een vast punt dan en slecht dan als a = 1, b = 0 of a 1, b alles. Dus ax + b heeft geen vaste punten als a = 1 en b 0. Hieruit volgt dat er precies q 1 elementen zijn zonder vaste punten. 11
12 We kunnen nu zien dat deze groepswerking gelijkheid geeft in stelling 1.6: G 0 = q 1 = X. Verder geven we voor X = 2, 3, 4, 5, 6 (waar mogelijk) zowel een voorbeeld met gelijkheid als een voorbeeld met strikte ongelijkheid in stelling 1.6. X = 1 X > 1 X 2 GA(1, 2) = Z/2Z 3 GA(1, 3) = S 3 A 3 4 GA(1, 4) = A 4 S 4 5 GA(1, 5) S 5 6 S 6 Tabel 1.1.: Gelijkheid en strikte ongelijkheid van stelling 1.6 Opmerking. Uit stelling 1.22 volgt dat er geen groep is die werkt op zes elementen waarbij er een gelijkheid optreedt in stelling
13 2. Topologie 2.1. Stelling van Jordan toegepast in topologie In dit hoofdstuk wordt de stelling van Jordan toegepast in de topologie. Voordat de stelling komt waarbij de stelling van Jordan wordt gebruikt, eerst een paar definities en lemma s (uit [6] hoofdstukken 24, 52, 53). Definitie 2.1. (i) Zij f : T S een continue afbeelding van een topologische ruimte T naar een topologische ruimte S. De afbeelding f heet een overdekkingsafbeelding als elk punt s S een open omgeving U in S heeft zodat U gelijkmatig overdekt wordt. Dit betekent dat f 1 (U) geschreven kan worden als disjuncte vereniging van open verzamelingen in T, die elk homeomorf afgebeeld worden door f op U. (ii) Zij S een topologische ruimte en x, y, s punten in S. Een pad in S van x naar y is een continue afbeelding α : [0, 1] S met α(0) = x en α(1) = y. Een pad waarvoor geldt α(0) = α(1) = s heet een lus met basispunt s. (iii) De verzameling van homotopieklassen van lussen met basispunt s en uitgerust met de groepsvermenigvuldiging gedefinieerd door { f(2t) 0 t 1 (f g)(t) = 2 1 g(2t 1) 2 t 1 heet de fundamentaalgroep van S met basispunt s. Deze groep wordt genoteerd als π 1 (S, s). Lemma 2.2 (Padliftlemma). Zij f : T S een overdekkingsafbeelding en neem s T zodat f( s) = s. Dan is er voor elk pad α : [0, 1] S met α(0) = s een uniek pad α : [0, 1] T met α(0) = s en α = f α. We noemen α ook wel een lift van α. Bewijs van lemma 2.2. Zie [6] lemma Zij f : T S een overdekkingsafbeelding en s S. Definieer de volgende afbeelding, φ : f 1 (s) π 1 (S, s) f 1 (s) gegeven door ( s, [γ]) s[γ] := γ(1). Hierbij is γ de unieke lift van γ met beginpunt s. Lemma 2.3. De bovenstaande afbeelding φ is een rechtswerking van π 1 (S, s) op de vezel f 1 (s). Bewijs. Zie [10] stelling Lemma 2.4. Zij T samenhangend. Dan is de groepswerking φ, gedefineerd boven stelling 2.3, transitief. 13
14 Bewijs. Laat s 0 en s 1 twee punten in de vezel f 1 (s) en γ een pad in T van s 0 naar s 1. Het pad γ = f γ is een lus in S met basispunt s en representeert dus een element van π 1 (S, s). Ook is γ een lift van γ die begint in s 0. We zien nu dat Dus de werking is transitief. s 0 [γ] = γ(1) = s 1. Hieronder de stelling waarbij de stelling van Jordan wordt toegepast in het bewijs van deze stelling. Stelling 2.5. Zij f : T S een eindige overdekking van de topologische ruimte S, s S en S 1 de cirkel. Neem aan dat: (i) f 1 (s) 2, (ii) T is samenhangend. Dan bestaat er een continue afbeelding ϕ : S 1 S die niet gelift kan worden naar de overdekking T. Dat wil zeggen: Er bestaat geen continue afbeelding ψ : S 1 T zodat ϕ = f ψ. S 1 ψ ϕ T S f Bewijs. Kies een punt s S. Zij X = f 1 (s) de vezel van s en G = π 1 (S, s) de fundamentaalgroep van S in het punt s. Uit lemma 2.3 volgt dat er een natuurlijke werking is van G op X. Verder omdat T samenhangend is, geeft lemma 2.4 dat deze werking transitief is. Omdat X 2, volgt met de stelling van Jordan dat er een g G is zonder vaste punten. Als we g representeren als een lus ϕ : (S 1, s 0 ) (S, s) waarbij s 0 een gekozen punt is in S 1, dan kan ϕ niet gelift worden naar T. Anders als ψ : S 1 T een lift van ϕ was, dan was het punt x = ψ(s 0 ) een vast punt van g Voorbeeld Dit is een voorbeeld van stelling 2.5. Voorbeeld 2.6. Zij S = T = S 1, ϕ = Id S 1 en f : { z = 1} { z = 1} gegeven door z z 2. Dan bestaat er geen continue afbeelding ψ : S 1 T zodat ϕ = f ψ. Bewijs van voorbeeld. We geven twee bewijzen. 1. Kies een punt s = e iθ S met θ [0, 2π). Laat X = f 1 (s) = ±e i θ 2 en G = π 1 (S 1, s) de fundamentaalgroep van S in het punt s. Dus G = Z. Er is een g G zonder vast punt op X. Namelijk een element g die correspondeert met 1 Z heeft geen vast punt want ±e i θ 2 1 = e i θ 2. Er volgt dat ϕ niet gelift worden naar T. Anders als ψ : S 1 T een lift van ϕ was, dan was het punt x = ψ(s 0 ) met ϕ(s 0 ) = s een vast punt van g. 14
15 2. Zij s S, s 0 S 1 en t T met f(t) = s, ϕ(s 0 ) = s en ψ(s 0 ) = t. S 1 ψ ϕ T S f Deze afbeeldingen induceren groepshomomorfismen tussen fundamentaalgroepen. π 1 (T, t) ψ f Dit geeft het volgende diagram. ϕ π 1 (S 1, s 0 ) π 1 (S, s) Z ψ Id Z Z n 2n Er is nu te zien dat er geen afbeelding ψ bestaat zodat het diagram commuteert. Hiermee hebben we het voorbeeld op twee manieren bewezen. 15
16 3. Getaltheorie 3.1. Stelling van Jordan toegepast in getaltheorie Allereerst twee definities voordat de stelling wordt gegeven waarbij de stelling van Jordan wordt toegepast. Definitie 3.1. Zij f = n m=0 a mx m een monisch polynoom met coëfficiënten in Z. Als p een priemgetal is, dan wordt het aantal nulpunten van f in F p = Z/pZ genoteerd als N p (f). Definitie 3.2. Een deelverzameling P van de verzameling van priemgetallen heeft dichtheid c als aantal p P met p x lim = c, x π(x) met π(x) het aantal priemgetallen x. In het bewijs van de volgende stelling wordt de stelling van Jordan gebruikt. Stelling 3.3. Zij f = n m=0 a mx m een monisch polynoom van graad n 2 met coëfficiënten in Z. Als f irreducibel is in Q[X], dan heeft de verzameling P 0 (f) = {p N p (f) = 0} een dichtheid c 0 (f) > 0. Bovendien kan de ondergrens van c 0 (f) in de bovenstaande stelling versterkt worden. Hierbij wordt de uitbreiding van de stelling van Jordan gebruikt (stelling 1.6 en stelling 1.22). Stelling 3.4. Zij f = n m=0 a mx m een monisch polynoom van graad n 2 met coëfficiënten in Z. Als f irreducibel is in Q[X], dan heeft de verzameling P 0 (f) = {p N p (f) = 0} een dichtheid c 0 (f) 1 n. Bovendien geldt c 0(f) > 1 n als n geen macht is van een priemgetal. Voor het bewijs van deze twee stellingen zijn er definities, stellingen en lemma s nodig. Een aantal komen uit [1] hoofdstuk 3 en 4 en [5] hoofdstuk 8 en 12. Lemma 3.5. Zij L een eindige algebraïsche uitbreiding van het lichaam K (genoteerd als L/K). Dan is equivalent: (i) L/K is normaal (ii) L is het ontbindingslichaam van een monisch polynoom f over K. Bewijs. Zie [1] stelling 4.3. Definitie 3.6. Een element α L heet separabel als α algebraïsch is over K en als het minimumpolynoom van α separabel is. Een eindige lichaamsuitbreiding L/K heet separabel als L = K(α 1,..., α r ) waarbij α 1,..., α r separabele elementen zijn van L. Lemma 3.7. Zij L/K een eindige lichaamsuitbreiding. Dan is equivalent: 16
17 (i) L/K is een Galoisuitbreiding (ii) L/K is normaal en separabel. Bewijs. Zie [1] stelling Lemma 3.8. Zij K een lichaam, f K[X] monisch, irreducibel, separabel en van graad n 2 en X = {x 1,..., x n } K de nulpunten van f. Dan (i) L = K(x 1,..., x n ) K is een Galoisuitbreiding van K (ii) Gal(L/K) bewaart X L (iii) Gal(L/K) werkt transitief op X. Bewijs. (i) Uit lemma 3.7 volgt dat we moeten laten zien dat L/K normaal en separabel is. Normaal volgt met lemma 3.5 omdat L het ontbindingslichaam van f is. Verder is L/K separabel want x 1,..., x n zijn separabel. Dit geldt omdat f het minimumpolynoom is van x 1,..., x n want dit polynoom is monisch, irreducibel en er geldt f(x i ) = 0 voor alle i {1,..., n}. (ii) We kunnen f schrijven als f(x) = n m=0 a mx m met alle a m K. Neem nu een willekeurig x i uit X. Aan beide kanten x i invullen geeft 0 = n m=0 a mx m i. Als we vervolgens een element σ Gal(L/K) gaan toepassen krijgen we σ(0) = n σ(a m x m i ) = m=0 n σ(a m )σ(x m i ) = m=0 n σ(a m )σ(x i ) m omdat σ een lichaamsautomorfisme is. Verder volgt omdat σ Gal(L/K) dat σ(a m ) = a m voor alle m {0,..., n}. Dus krijgen we 0 = n m=0 a mσ(x i ) m ofwel 0 = f(σ(x i )). Dus Gal(L/K) bewaart X. (iii) Door (ii) zien we dat Gal(L/K) werkt op de verzameling X. Stel nu dat de werking niet transitief is. Dit betekent dat er tenminste twee banen zijn. Neem nu {x 1,..., x k } voor k < n als baan van X onder Gal(L/K). Dan krijgen we dat g = k i=1 (X x i) = b 0 + b 1 X + + b k 1 X k 1 + X k L[X] het polynoom f deelt. Als we nu laten zien dat g K[X] dan geeft dit een tegenspraak aangezien we aangenomen hebben dat f irreducibel is. We willen dus dat b i K zit voor alle i {0,..., k 1}. Omdat Gal(L/K) een Galoisgroep is, volstaat het om te laten zien dat voor alle σ Gal(L/K) geldt σ(b i ) = b i. Neem σ Gal(L/K) dan volgt σ(g) = k (X σ(x i )) = i=1 m=0 k (X x i ) = g omdat voor alle i {1,..., k} geldt σ(x i ) {x 1,..., x k } vanwege dat deze elementen in dezelfde baan zitten. Dus σ(b i ) = b i voor alle σ Gal(L/K). Hiermee is (iii) bewezen. Definitie 3.9. Zij K een lichaam. Zij f een monisch, irreducibel polynoom van graad n met coëfficiënten in K en x 1..., x n nulpunten van f in een algebraïsche afsluiting K van K. Dan definiëren we G = Gal(K(x 1,..., x n )/K) als de Galoisgroep G van f. Lemma Zij f = n m=0 a mx m een monisch polynoom van graad n 2 met coëfficiënten in Z. Als een priemgetal p de discriminant van f deelt, dan heeft f modulo p een meervoudig nulpunt. i=1 17
18 Bewijs. De discriminant van f is gegeven door Disc(f) = 1 i<j n (x i x j ) met x 1,... x n nulpunten van f in een algebraïsche afsluiting Q van Q. Verder is ϕ : Z F p een ringhomomorfisme van commutatieve ringen. Omdat de discriminant invariant is onder ringhomomorfismen volgt nu Disc(f p ) = Disc(f) modulo p waarbij f p de reductie f modulo p is in F p [X]. We hebben aangenomen dat p deelt Disc(f), dus krijgen we Disc(f p ) = 0. Aan de definitie van de discriminant is te zien dat Disc(f p ) = 0 impliceert dat f p een meervoudig nulpunt heeft. Definitie Zij F p de algebraïsche afsluiting van F p. Het Frobenius automorfisme is de afbeelding: π p : F p F p geven door π p (x) = x p. Lemma Zij x F p. Dan geldt x F p dan en slechts dan als x p = x. Bewijs. Als x F p dan geeft de kleine stelling van Fermat direct x p = x. Als we aannemen dat x F p en x p = x, dan geldt dit in ieder geval voor alle x F p. Ook geldt er dat x een nulpunt is van het polynoom X p X. Omdat dit polynoom van graad p is, heeft het op zijn hoogst p nulpunten. Hieruit volgt x F p. Lemma Zij f een polynoom met coëfficiënten in F p. Dan werkt π p op de verzameling nulpunten van f. Bewijs. Er geldt met lemma 3.12 dat π p in de Galoisgroep zit van f. Het lemma volgt nu uit lemma 3.8 (ii). Lemma Zij f een monisch polynoom van graad n 2 met coëfficiënten in Z en irreducibel in Q[X]. Zij p een priemgetal dat de discriminant van f niet deelt. Zij X = {x 1,..., x n } de nulpunten van f in een algebraïsche afsluiting Q van Q en G de Galoisgroep van f. Dan (i) bestaat er een ringhomomorfisme ϕ : Z[x 1,... x n ] F p en een ander ringhomomorfisme is van de vorm ϕ σ met σ G. (ii) is ϕ p = ϕ X : X X p een bijectie waarbij X p de verzameling nulpunten is van f modulo p. (iii) geeft het identificeren van X p met X via ϕ p een permutatie σ p van X (hangt af van de keuze van ϕ). (iv) zit σ p G en is op conjugatie na goed gedefinieerd. Bewijs. Zie [8] pagina 432 en [12] pagina Voorbeeld Zij f = X 2 2. Dit polynoom is irreducibel in Q[X] want f heeft geen nulpunten in Q. De nulpunten van f in een algebraïsche afsluiting Q van Q zijn 2 en 2. Verder is Disc(f) = 8. Neem nu een priemgetal p 2, dan f p = X 2 2 F p [X]. Voor dit voorbeeld nemen we p = 3. Dan zijn i en i de nulpunten van f 3 in een algebraïsche afsluiting F 3 van F 3. Definieer nu de afbeelding ϕ : Z[ 2] F 3 door a + b 2 a + bi. Dit is een ringhomomorfisme. Verder is te zien dat de nulpunten van f naar de nulpunten van f 3 gestuurd. Dus de afbeelding ϕ 3 : { 2, 2} {i, i} is een bijectie. Lemma Zij G een eindige groep die werkt op een eindige verzameling X. Zij G 0 de verzameling van g G zonder vaste punten. Dan is G 0 een vereniging van conjugatieklassen. 18
19 Bewijs. We weten dat G een ondergroep is van S n. Dus kan elk element van G geschreven worden als product van disjuncte cycles (inclusief de cycles van lengte 1). Cycle typen die geen cycle van lengte 1 hebben, permuteren alle elementen. Dus het bijbehorende element in G zit dan in G 0. Omdat geconjugeerde permutaties dezelfde cycle typen hebben is G 0 een vereniging van conjugatieklassen. Stelling 3.17 (De dichtheidstelling van Chebotarev). Zij f = n m=0 a mx m een monisch polynoom met coëfficiënten in Z. Zij C een vereniging van conjugatieklassen van de Galoisgroep G van f. Zij S de verzameling van priemgetallen die de discriminant van f delen. Dan heeft de verzameling van priemgetallen p met p S waarvoor σ p in C zit een dichtheid. Deze dichtheid is gelijk aan C. Bewijs. Zie [12] pagina 15. Opmerking. In lemma 3.14 (iv) is te zien dat σ p niet uniek gedefinieerd is. Maar in de dichtheidstelling van Chebotarev zit σ C waarbij C een vereniging van conjugatieklassen is. Dus σ C is wel goed gedefinieerd. Bewijs van stelling 3.3 en 3.4. We gaan deze stellingen bewijzen met behulp van de stelling van Jordan (stelling 1.4), stelling 1.6 en stelling Laat x 1,..., x n de nulpunten van f in een algebraïsche afsluiting Q van Q. Definieer nu E = Q(x 1,..., x n ) als een ontbindingslichaam van f over Q en G = Gal(E/Q). Dan geeft lemma 3.8 (iii) dat G transitief werkt op de verzameling X = {x 1,..., x n }. Definieer dan G 0 als de verzameling van elementen van G zonder vaste punten. Nu geeft de stelling van Jordan G 0 > 0 en hieruit volgt G 0 > 0. Stelling 1.6 en stelling 1.22 geven bovendien G 0 1 X = 1 n met strikte ongelijkheid als n geen macht is van een priemgetal. We noteren f p als de reductie f modulo p in F p [X]. We willen nu priemgetallen p waarvoor geldt dat f p in een algebraïsche afsluiting F p van F p precies n verschillende nulpunten heeft. Er wordt hier niet aan voldaan als p de determinant van f deelt (lemma 3.10). Definieer dan de eindige verzameling S van priemgetallen die de discriminant van f delen. Neem nu p S en definieer X p als de verzameling nulpunten van f p in F p. Dan geeft lemma 3.13 dat het Frobenius automorfisme π p werkt op X p. Samen met lemma 3.12 geeft dit: f p heeft een nulpunt in F p dan en slechts dan als π p heeft een vast punt in X p. We willen nu X en X p met elkaar identificeren. Alleen E heeft karakteristiek 0 en F p karakteristiek p. Dus er bestaat geen ringhomomorfisme tussen E en F p. We gaan nu E vervangen door de ring R = Z[x 1,..., x n ] voortgebracht door de x i s. Dan R E en er is een ringhomomorfisme ϕ : R F p (lemma 3.14 (i)). Verder geeft lemma 3.14 (ii) dat er een bijectie is tussen X en X p. We hebben gezien dat π p werkt op X p en G werkt op X. Als we X p gaan identificeren met X via ϕ p dan krijgen we een permutatie σ p van X (lemma 3.14 (iii)). Dus σ p S n. Maar uit lemma 3.14 (iv) volgt er zelfs σ p G en is op conjugatie na goed gedefinieerd. Omdat we hebben gezien: f p heeft een nulpunt in F p dan en slechts dan als π p heeft een vast punt in X p, geldt nu: f p heeft een nulpunt in F p dan en slechts dan als σ p heeft een vast punt in X. Ofwel voor p S geldt N p = 0 dan en slecht dan als σ p G 0. Nu kunnen we de dichtheidstelling van Chebotarev toepassen (stelling 3.17). Neem voor C de verzameling G 0 (dit is een namelijk vereniging van conjugatieklassen volgens lemma 19
20 3.16). Dan volgt dat verzameling P 0 (f) een dichtheid heeft en deze dichtheid is gelijk aan c 0 = G 0. En we hebben gezien dat G 0 > 0 en G 0 1 n en met een stikte ongelijkheid als n geen macht is van een priemgetal. Hiermee is stelling 3.3 en stelling 3.4 bewezen Voorbeelden In deze paragraaf worden voorbeelden gegeven van monische polynomen met coëfficiënten in Z en irreducibel in Q[X]. We geven voorbeelden waarbij stelling 3.4 gelijkheid en strikte ongelijkheid geeft. We zullen ons beperken tot n = 2, 3, 4, 5, 6. Voor het nagaan of een polynoom irreducibel is in Q[X], is gebruik gemaakt van Wolfram Mathematica. Allereerst wordt de dichtheid c 0 (f) van de polynomen numeriek benaderd. Hierbij is gekeken naar de eerste priemgetallen. De Mathematica-code hiervan is te vinden in Appendix A. Er kan opgemerkt worden dat de priemgetallen die de discriminant delen ook meegenomen zijn in het bepalen van de dichtheid. Dit effect is immers verwaarloosbaar klein. Hieronder de tabel met de numerieke benadering van de dichtheid van stelling 3.4 voor een aantal polynomen. n polynoom benaderde dichtheid polynoom benaderde dichtheid 2 X X 3 + X X 3 3X X 4 + 8X X 4 + 2X X X 5 + X X 6 + 2X 2 + 3X Tabel 3.1.: Polynomen met hun benaderde dichtheid van stelling 3.4 Er is te zien dat voor de polynomen in de linker kolom gelijkheid geldt in stelling 3.4 en voor de polynomen in de rechter kolom strikte ongelijkheid. De dichtheid van de voorbeelden in tabel 3.1 kunnen theoretisch verklaard worden. We kunnen namelijk kijken naar de Galoisgroep van de polynomen. Als de Galoisgroep van een polynoom f gelijk is aan een groep in tabel 1.1, dan volgt hier direct uit wat de dichtheid c 0 (f) is (omdat c 0 = G 0, te zien in het bewijs van stelling 3.4). Om te bepalen wat de Galoisgroep van een polynoom is worden de volgende lemma s en definitie uit [1] gebruikt. Lemma 3.18 (Stelling 5.2 uit [1]). De Galoisgroep van een derdegraads irreducibel polynoom f in Q[X] is gelijk aan A 3 als de discriminant van f een kwadraat is en gelijk aan S 3 als de discriminant geen kwadraat is. Definitie 3.19 (Pagina uit [1]). Zij f = X 4 + ax 3 + bx 2 + cx + d een polynoom. Dan kunnen we door transformatie van x x a/4 een polynoom krijgen in het volgende gedaante f = X 4 + px 2 + qx + r. De cubische resolvent van f is g = X 3 px 2 4rX + 4pr q 2. Lemma 3.20 (Lemma op pagina 32 uit [1]). De Galoisgroep van een vierdegraads irreducibel polynoom f in Q[X] is gelijk aan A 4 als de discriminant van f een kwadraat is en g irreducibel en gelijk aan S 4 als de discriminant geen kwadraat is en g irreducibel. Hieronder de toelichting van de dichtheid van de voorbeelden in tabel 3.1. (n = 2). Er is maar één groep van twee elementen. Hieruit volgt dat de Galoisgroep van X gelijk is aan Z/2Z en dus c 0 (X 2 + 1) =
21 (n = 3). Het polynoom X 3 + X + 1 heeft discriminant -31 en dit is geen kwadraat. Lemma 3.18 geeft nu dat de Galoisgroep van het polynoom S 3 is en hieruit volgt c 0 (X 3 + X + 1) = 1 3. Daarentegen heeft het polynoom X3 3X discriminant 81. Dit is kwadraat van 9 dus hierdoor is de Galoisgroep A 3 en wordt de dichtheid c 0 (X 3 3X 2 + 1) > 1 3. (n = 4). Het polynoom X 4 + 8X + 12 heeft als discriminant en dit is het kwadraat van 576. Verder is g irreducibel dus uit lemma 3.20 volgt dat de Galoisgroep A 4 is. Dit geeft de dichtheid c 0 (X 4 + 8X + 12) = 1 4. De discriminant van X 4 + 2X + 7 is Dit is geen kwadraat en g is irreducibel. Hierdoor is de Galoisgroep S 4 en volgt c 0 (X 4 + 2X + 7) > 1 4. (n = 5). Paragraaf 12.4 uit [3] geeft dat de Galoisgroep van X 5 3 gelijk is aan GA(1, 5). Dus hieruit volgt c 0 (X 5 3) = 1 5.Voorbeeld 5.13 in [1] geeft dat de Galoisgroep van het polynoom X 5 + X gelijk is aan S 5. Hierdoor krijgen we c 0 (X 5 + X 3 + 1) > 1 5. (n = 6). In de opmerking in paragraaf 1.3 hebben we gezien dat er geen groep is met zes elementen waarbij er gelijkheid gaat optreden in stelling 1.6. Hierdoor is er geen polynoom van graad zes waarbij de dichtheid een gelijkheid is in stelling 3.4. Verder geldt dan voor elke ander monisch irreducibel polynoom f dat c 0 (f) > 1 6. Dus geldt ook c 0 (X 6 + 2X 2 + 3X + 8) >
22 Conclusie In deze scriptie is de stelling van Jordan uit de groepentheorie bewezen en twee stellingen waarbij deze stelling is toegepast. Deze stellingen komen uit de topologie en de getaltheorie. Daarnaast zijn er bij elk van de bovengenoemde stellingen voorbeelden gegeven. Als leidraad van deze scriptie is het artikel On a theorem of Jordan van Jean-Pierre Serre gebruikt. Het artikel bevat, naast wat behandeld is in deze scriptie, nog andere interessante voorbeelden en opmerkingen die bestudeerd kunnen worden. Een voorbeeld hiervan is het relateren van de getallen N p (f) van een polynoom f met de coëfficiënten van een geschikte machtreeks. Een andere suggestie voor vervolgonderzoek is het verdiepen in het bewijs van lemma
23 Populaire samenvatting De Franse wiskundige Camille Jordan (1838) heeft in zijn carrière verschillende belangrijke stellingen bewezen. Deze stellingen komen uit verschillende gebieden in de wiskunde. De stelling die in deze scriptie besproken wordt, is een stelling uit de eindige groepentheorie. Deze is gepubliceerd in een paper van Jordan in In het vervolg noemen we deze stelling de stelling van Jordan. Voordat de stelling van Jordan geformuleerd wordt, geven we eerst een voorbeeld van deze stelling. Stel we kijken naar een driehoek met een rood (genoteerd als R), een groen (G) en een blauw (B) hoekpunt. Dan kunnen deze hoekpunten op een andere plek komen door het driehoek te draaien of te spiegelen. Dit is weergegeven in het figuur hieronder. Hierbij is e het eenheidselement. Hiermee wordt bedoeld dat er nog geen draaiing of spiegeling heeft plaatsgevonden, ofwel de beginstand. De andere twee driehoeken op de bovenste rij zijn het resultaat van een draaiing. De middelste op de bovenste rij is een draaiing van 120 graden van de beginstand en de rechter van 240 graden. Zo noteren we het groepselement dat bijvoorbeeld resulteert in de middelste driehoek op de bovenste rij als (RGB). Dit betekent dat rood naar groen gestuurd wordt, groen naar blauw en blauw vervolgens naar rood. De driehoeken op de onderste rij zijn het resultaat van spiegelingen. Als we bijvoorbeeld de beginstand gaan spiegelen door een as van het linker hoekpunt naar de rechterzijde, dan krijgen we de linker driehoek op de onderste rij. Op dezelfde manier kunnen we de beginstand ook spiegelen in een as door het rechter hoekpunt en in een as door het bovenste hoekpunt. Hierbij krijgen we de middelste respectievelijk de rechter driehoek op de onderste rij. De notatie van het groepselement dat bijvoorbeeld resulteert in de rechter driehoek op de onderste rij is (GB), want groen wordt naar blauw gestuurd en blauw naar groen. Met rood gebeurt er hier niks. De zes groepselementen die te zien zijn in het bovenstaande figuur vormen samen een groep. We zeggen dat deze groep werkt op de drie hoekpunten (deze hoekpunten samen is een voorbeeld van een verzameling). Er is te zien dat elk hoekpunt van de beginstand naar elk ander hoekpunt gestuurd kan worden door een bepaald groepselement. We noemen deze werking dan transitief. De stelling van Jordan geeft dat er een groepselement 23
24 is dat alle hoekpunten (rood, groen en blauw) niet op zijn plaats laat. Dit is bijvoorbeeld het groepselement (RBG). Meer algemeen zegt de stelling van Jordan het volgende: Als we een groep hebben die transitief werkt op een verzameling met minstens twee elementen, dan is er een groepselement dat alle elementen in de verzameling niet op zijn plaats laat. Jean-Pierre Serre heeft over de stelling van Jordan en verschillende toepassingen hiervan in 2003 het artikel On an theorem of Jordan geschreven. Dit artikel wordt als leidraad gebruikt in deze scriptie. Het doel van deze scriptie is om de stelling van Jordan en een uitbreiding hiervan te bewijzen. Daarnaast heeft de stelling van Jordan toepassingen in twee stellingen uit andere gebieden in de wiskunde. Een ander doel in dit verslag is dan ook het bewijzen van deze stellingen. 24
25 Bibliografie [1] Geer, G. van der. (2016). Syllabus Galoistheorie. Korteweg-de Vries Instituut. [2] Jordan, C. (1872). Recherches sur les substitutions. Journal de Mathématiques Pures et Appliquées, 17, [3] Koch, R. (2015). Galois Theory. Geraadpleegd op 10 juli 2017, van [4] Lenstra, H. W. Jr., & Oort, F. (2014). Syllabus Algebra I. [5] Lenstra, H. W. Jr., & Oort, F. (2015). Ringen en lichamen. [6] Munkres, J. R. (2000). Topology. Prentice Hall. [7] O Connor, J. J., & Robertson, E. F. (z.d.). Marie Ennemond Camille Jordan. Geraadpleegd op 14 juni 2017, van [8] Serre, J. P. (2003). On a theorem of Jordan. Bulletin of the American Mathematical Society, 40(4), [9] Serre, J. P. (2016). Finite Groups: An Intoduction. International Press [10] Srinivasan, G.K. (z.d.). Lecture XVII - Action of π 1 (X, x 0 ) on the fibers p 1 (x 0 ). Geraadpleegd op 20 maart 2017, van [11] Steinberg, B. (2011). Representation theory of finite groups: an introductory approach. Springer Science & Business Media. [12] Stevenhagen, P., & Lenstra, H. W. (1996). Chebotarëv and his density theorem. The Mathematical Intelligencer, 18(2),
26 A. Mathematica-code Hieronder de Mathematica-code voor het numeriek benaderen van de dichtheid c 0 (f) van stelling 3.4 voor een polynoom. 26
Uitwerkingen tentamen Algebra 3 8 juni 2017, 14:00 17:00
Uitwerkingen tentamen Algebra 3 8 juni 207, 4:00 7:00 Je mocht zoals gezegd niet zonder uitleg naar opgaven verwijzen. Sommige berekeningen zijn hier weggelaten. Die moest je op je tentamen wel laten zien.
Nadere informatieStelling van Belyi. Quinten Meertens, juni 2013 Eindverslag Bachelorproject Wiskunde. Begeleider: prof. dr. Eric Opdam
Stelling van Belyi Quinten Meertens, 10001631 27 juni 2013 Eindverslag Bachelorproject Wiskunde Begeleider: prof. dr. Eric Opdam KdV Instituut voor wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde
Nadere informatieTentamen algebra 1. 8 juni 2005, , zaal A.404
Tentamen algebra 1 8 juni 2005, 13.30 16.30, zaal A.404 Schrijf je naam en collegekaartnummer of het werk dat je inlevert. Het tentamen bestaat uit 5 opgaven. Beargumenteer telkens je antwoord. Veel succes!
Nadere informatieTentamen Topologie, Najaar 2011
Tentamen Topologie, Najaar 2011 27.01.2012, 08:30-11:30, LIN 8 (HG00.308) Toelichting: Je mag geen hulpmiddelen (zoals aantekeningen, rekenmachine, telefoon, etc.) gebruiken, behalve de boeken van Gamelin/Greene
Nadere informatie(ii) Zij e 0 een geheel getal. Bewijs: de code C is e-fouten-verbeterend d(x, y) 2e + 1 voor alle x, y C met x y.
Opgaven bij het college Topologie 1 Metrische ruimten Opgave 1.1. Geef een voorbeeld waaruit blijkt dat de doorsnede van oneindig veel open verzamelingen in een metrische ruimte niet open hoeft te zijn.
Nadere informatieTentamen Ringen en Galoistheorie, , uur
Tentamen Ringen en Galoistheorie, 30-6-2008, 14-17 uur Dit is een open boek tentamen. Dat wil zeggen, de dictaten mogen gebruikt worden maar geen andere zaken zoals aantekeningen, uitwerkingen, etc. Geef
Nadere informatieD. M. van Diemen. Homotopie en Hopf. Bachelorscriptie, 7 juni Scriptiebegeleider: dr. B. de Smit. Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden
D. M. van Diemen Homotopie en Hopf Bachelorscriptie, 7 juni 2010 Scriptiebegeleider: dr. B. de Smit Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden Inhoudsopgave 1 Inleiding 3 2 Homotopie 4 2.1 Hogere homotopiegroepen..............................
Nadere informatieHOOFDSTUK 0. = α g1 α g2
HOOFDSTUK 0 Acties van groepen 0.1 Groep-actie Uit de cursus Meetkunde en Lineaire Algebra van 1ste jaar Bachelor Wiskunde ([KI] in de referentielijst) weten we reeds wat een permutatiegroep G op een verzameling
Nadere informatieTentamen algebra 1 Woensdag 24 juni 2015, 10:00 13:00 Snelliusgebouw B1 (extra tijd), B2, B3, 312
Tentamen algebra 1 Woensdag 24 juni 2015, 10:00 13:00 Snelliusgebouw B1 (extra tijd), B2, B3, 312 Je mag de syllabus en aantekeningen gebruiken, maar geen rekenmachine. Je mag opgaven 2.46, 2.49 en 8.13
Nadere informatieUitwerkingen tentamen lineaire algebra 2 13 januari 2017, 10:00 13:00
Uitwerkingen tentamen lineaire algebra 3 januari 07, 0:00 3:00 Hint: Alle karakteristiek polynomen die je nodig zou kunnen hebben, hebben gehele nulpunten. Als dat niet het geval lijkt, dan heb je dus
Nadere informatieOpgave 1.1. Geef een voorbeeld waaruit blijkt dat de doorsnede van oneindig veel open verzamelingen in een metrische ruimte niet open hoeft te zijn.
Opgaven bij het college Topologie 1 Metrische ruimten Opgave 1.1. Geef een voorbeeld waaruit blijkt dat de doorsnede van oneindig veel open verzamelingen in een metrische ruimte niet open hoeft te zijn.
Nadere informatieDefinitie 8.1. De groep van alle permutaties van een gegeven verzameling X is de symmetriegroep op n elementen, genoteerd als Sym(X).
Hoofdstuk 8 Werking van een groep 8.1 Permutatiegroepen Een permutatie van een verzameling X is een bijectie van die verzameling op zichzelf. Een verzameling X met n elementen heeft juist n! permutaties.
Nadere informatieAlgebra. Oefeningen op hoofdstuk Groepentheorie Cayleytabellen van groepen van orde Cyclische groepen
Oefeningen op hoofdstuk 5 Algebra 5.2 Groepentheorie 5.2.1 Cayleytabellen van groepen van orde 8 Oefening 5.1. Stel de Cayleytabel op voor de groep van de symmetrieën van een vierkant. Bewijs dat deze
Nadere informatie6 Ringen, lichamen, velden
6 Ringen, lichamen, velden 6.1 Polynomen over F p : irreducibiliteit en factorisatie Oefening 6.1. Bewijs dat x 2 + 2x + 2 irreducibel is in Z 3 [x]. Oplossing 6.1 Aangezien de veelterm van graad 3 is,
Nadere informatieGetallen, 2e druk, extra opgaven
Getallen, 2e druk, extra opgaven Frans Keune november 2010 De tweede druk bevat 74 nieuwe opgaven. De nummering van de opgaven van de eerste druk is in de tweede druk dezelfde: nieuwe opgaven staan in
Nadere informatieBijzondere kettingbreuken
Hoofdstuk 15 Bijzondere kettingbreuken 15.1 Kwadratische getallen In het vorige hoofdstuk hebben we gezien dat 2 = 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2,.... Men kan zich afvragen waarom we vanaf zeker moment alleen maar
Nadere informatieDeelgroepen en normaaldelers
Hoofdstuk 2 Deelgroepen en normaaldelers 2.1 Wat is een deelgroep? Definitie 2.1. Een deelverzameling H van een groep G, is een deelgroep van G als en slechts als H niet leeg is en H, zelf een groep is.
Nadere informatieTentamen Discrete Wiskunde 1 10 april 2012, 14:00 17:00 uur
Tentamen Discrete Wiskunde 0 april 0, :00 7:00 uur Schrijf je naam op ieder blad dat je inlevert. Onderbouw je antwoorden, met een goede argumentatie zijn ook punten te verdienen. Veel succes! Opgave.
Nadere informatieRationale Punten op Elliptische Krommen
Rationale Punten op Elliptische Krommen Bart Sevenster 20 juli 2011 Bachelorscriptie Begeleiding: Prof. Dr. G. van der Geer 2 P 1 Q P Q 2 1 1 2 1 P Q 2 3 KdV Instituut voor wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen,
Nadere informatieUitwerkingen toets 12 juni 2010
Uitwerkingen toets 12 juni 2010 Opgave 1. Bekijk rijen a 1, a 2, a 3,... van positieve gehele getallen. Bepaal de kleinst mogelijke waarde van a 2010 als gegeven is: (i) a n < a n+1 voor alle n 1, (ii)
Nadere informatie5.2.4 Varia in groepentheorie
Oefeningen op hoofdstuk 5 Algebra 5.2 Groepentheorie 5.2.1 Cayleytabellen van groepen van orde 8 Oefening 5.1. Stel de Cayleytabel op voor de groep van de symmetrieën van een vierkant. Bewijs dat deze
Nadere informatiePro-eindige Fibonacci-getallen
Jelle Bulthuis jelle.bulthuis@outlook.com Pro-eindige Fibonacci-getallen Bachelorscriptie Scriptiebegeleider: Prof. dr. H.W. Lenstra Datum bachelorexamen: 30 juni 2015 Mathematisch Instituut, Universiteit
Nadere informatieII.3 Equivalentierelaties en quotiënten
II.3 Equivalentierelaties en quotiënten Een belangrijk begrip in de wiskunde is het begrip relatie. Een relatie op een verzameling is een verband tussen twee elementen uit die verzameling waarbij de volgorde
Nadere informatieJordan normaalvorm. Hoofdstuk 7
Hoofdstuk 7 Jordan normaalvorm Zoals we zagen hangt de matrix die behoort bij een lineaire transformatie af van de keuze van een basis voor de ruimte In dit hoofdstuk buigen we ons over de vraag of er
Nadere informatieDeeltentamen I, Ringen en Galoistheorie, 16-4-2009, 9-12 uur
Deeltentamen I, Ringen en Galoistheorie, 16-4-2009, 9-12 uur Geef een goede onderbouwing van je antwoorden. Succes! 1. (a) (10 pt) Ontbindt het polynoom X 3 3X+3 in irreducibele factoren in Q[X] en in
Nadere informatieVelduitbreidingen. Hector Mommaerts
Velduitbreidingen Hector Mommaerts 2 Hoofdstuk 1 Basisbegrippen 1.1 Definities Definitie 1.1. Een veld L is een uitbreiding van het veld K als het ontstaat door aan K één of meerdere elementen toe te voegen.
Nadere informatieHet karakteristieke polynoom
Hoofdstuk 6 Het karakteristieke polynoom We herhalen eerst kort de definities van eigenwaarde en eigenvector, nu in een algemene vectorruimte Definitie 6 Een eigenvector voor een lineaire transformatie
Nadere informatieopgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): 2 a 2.
opgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): ℵ 0 #A, B = {b 0,..., b n 1 } voor een zeker natuurlijk getal
Nadere informatieEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN ANALYTISCHE MEETKUNDE I. 1. Theorie
EXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN ANALYTISCHE MEETKUNDE I MAANDAG 17 JANUARI 2011 1. Theorie Opgave 1. (a) In Voorbeelden 2.1.17 (7) wordt gesteld dat de maximale lineair onafhankelijke deelverzamelingen van
Nadere informatieOefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A
Oefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A Jaap van Oosten 2007-2008 1 Kardinaliteiten Opgave 1.1. Bewijs, dat R N = R. Opgave 1.2. Laat Cont de verzameling continue functies R R zijn. a) Laat zien dat
Nadere informatieUitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015
Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) januari, 5 In deze uitwerkingen is hier en daar een berekening weggelaten (bijvoorbeeld het bepalen van de kern van een matrix) die uiteraard op het tentamen
Nadere informatieDessins d enfants. David de Boer. 26 augustus Bachelorscriptie Wiskunde Begeleiding: Sander R. Dahmen
Dessins d enfants David de Boer 26 augustus 2016 Bachelorscriptie Wiskunde Begeleiding: Sander R. Dahmen Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica
Nadere informatieHertentamen Topologie, Najaar 2009
Hertentamen Topologie, Najaar 2009 Toelichting: 06.05.2010 Je mag geen hulpmiddelen (zoals aantekeningen, rekenmachine etc.) gebruiken, behalve het boek van Runde en het aanvullende dictaat. Als je stellingen
Nadere informatieHoofdstuk 1. Inleiding. Lichamen
Hoofdstuk 1 Lichamen Inleiding In Lineaire Algebra 1 en 2 heb je al kennis gemaakt met de twee belangrijkste begrippen uit de lineaire algebra: vectorruimte en lineaire afbeelding. In dit hoofdstuk gaan
Nadere informatieRationale punten op elliptische krommen
Rationale punten op elliptische krommen Anne Barten 6 juli 2015 Bachelorscriptie Begeleiding: dr. S. R. Dahmen Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica
Nadere informatieCompetities, schuifpuzzels en automorfismen van S 6
A.M. Schouten Wollebrand 19 2642 JH Pijnacker afkeschouten@gmail.com Competities, schuifpuzzels en automorfismen van S 6 Bachelorscriptie, 9 juni 2009 Scriptiebegeleider: Dr. L. Taelman Mathematisch Instituut,
Nadere informatieHoofdstuk 6. Dihedrale groepen. 6.1 Definitie
Hoofdstuk 6 Dihedrale groepen 6.1 Definitie Definitie 6.1. De dihaeder groep is de symmetriegroep van een regelmatige n-hoek. Dit is de verzameling van alle transformaties in het vlak die de regelmatige
Nadere informatieUniversiteit Gent. Academiejaar Discrete Wiskunde. 1ste kandidatuur Informatica. Collegenota s. Prof. Dr.
Universiteit Gent Academiejaar 2001 2002 Discrete Wiskunde 1ste kandidatuur Informatica Collegenota s Prof. Dr. Frank De Clerck Herhalingsoefeningen 1. Bepaal het quotiënt en de rest van de deling van
Nadere informatieEnkele valkuilen om te vermijden
Enkele valkuilen om te vermijden Dit document is bedoeld om per onderwerp enkele nuttige strategieën voor opgaven te geven. Ook wordt er op een aantal veelgemaakte fouten gewezen. Het is géén volledige
Nadere informatieDiscrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma
Discrete Wiskunde 2WC15, Lente 2010 Jan Draisma HOOFDSTUK 3 De Nullstellensatz 1. De zwakke Nullstellensatz Stelling 1.1. Zij K een algebraïsch gesloten lichaam en zij I een ideaal in K[x] = K[x 1,...,
Nadere informatieEERSTE DEELTENTAMEN ANALYSE C
EERSTE DEELTENTAMEN ANALYSE C 0 november 990 9.30.30 uur Zet uw naam op elk blad dat u inlevert en uw naam en adres op de enveloppe. De verschillende onderdelen van de vraagstukken zijn zoveel als mogelijk
Nadere informatieJe hebt twee uur de tijd voor het oplossen van de vraagstukken. µkw uitwerkingen. 12 juni 2015
Je hebt twee uur de tijd voor het oplossen van de vraagstukken. Elk vraagstuk is maximaal 10 punten waard. Begin elke opgave op een nieuw vel papier. µkw uitwerkingen 12 juni 2015 Vraagstuk 1. We kunnen
Nadere informatieIngela Mennema. Roosters. Bachelorscriptie. Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk en H.D. Visse MSc. Datum Bachelorexamen: 28 juni 2016
Ingela Mennema Roosters Bachelorscriptie Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk en H.D. Visse MSc Datum Bachelorexamen: 28 juni 2016 Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden Inhoudsopgave 1 Inleiding
Nadere informatieLenstra s wonderlijke kaartspel
Lenstra s wonderlijke kaartspel Een generalisatie van de Chinese Reststelling voor niet-commutatieve ringen Birgit van Dalen dalen@math.leidenuniv.nl 11 mei 2005 Inhoudsopgave 1 Inleiding 3 2 De Chinese
Nadere informatie7.1 Het aantal inverteerbare restklassen
Hoofdstuk 7 Congruenties in actie 7.1 Het aantal inverteerbare restklassen We pakken hier de vraag op waarmee we in het vorige hoofdstuk geëindigd zijn, namelijk hoeveel inverteerbare restklassen modulo
Nadere informatieWe beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen.
II.2 Gehele getallen We beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen. Axioma s voor Z De gegevens zijn: (a) een verzameling Z; (b) elementen 0 en 1 in Z; (c) een afbeelding +: Z Z Z, de optelling;
Nadere informatieCategorieëntheorie. Gerrit Oomens Bachelorproject Wiskunde. Begeleiding: dr. Jochen Heinloth F (X) F (Y ) G(Y ) G(X)
Categorieëntheorie Gerrit Oomens 17-07-2009 Bachelorproject Wiskunde Begeleiding: dr. Jochen Heinloth F (φ) F (X) F (Y ) ζ X ζ Y G(X) G(φ) G(Y ) Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Faculteit der
Nadere informatiecyclotomische polynomen
Coëfficiënten van cyclotomische polynomen Joris Luijsterburg Studentnummer: 0314137 Maart 2009 Bachelorscriptie Onder begeleiding van Dr. W. Bosma Wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en
Nadere informatieHet tellen van krommen op het product van twee projectieve lijnen over een eindig lichaam
Het tellen van krommen op het product van twee projectieve lijnen over een eindig lichaam Bas van Rooij 4155572 Begeleider: Prof. dr. C.F. Faber Universiteit Utrecht 17 juni 2016 Inhoudsopgave 1 Introductie
Nadere informatieDefinitie 1.1. Een groep is een verzameling G, uitgerust met een bewerking waarvoor geldt dat:
Hoofdstuk 1 Eerste begrippen 1.1 Wat is een groep? Definitie 1.1. Een groep is een verzameling G, uitgerust met een bewerking waarvoor geldt dat: 1. a, b G : a b G 2. a, b, c G : a (b c) = (a b) c = a
Nadere informatieRINGEN EN LICHAMEN. Aanvullende opgaven met uitwerkingen
RINGEN EN LICHAMEN Aanvullende opgaven met uitwerkingen Hierna volgen een aantal aanvullende opgaven die gaan over kernbegrippen uit de eerste hoofdstukken van Ringen en Lichamen. Probeer deze opgaven
Nadere informatieDe partitieformule van Euler
De partitieformule van Euler Een kennismaking met zuivere wiskunde J.H. Aalberts-Bakker 29 augustus 2008 Doctoraalscriptie wiskunde, variant Communicatie en Educatie Afstudeerdocent: Dr. H. Finkelnberg
Nadere informatieAlgebra and discrete wiskunde
Algebra and discrete wiskunde dr. G.R. Pellikaan Studiewijzer voor het studiejaar 2015/2016 College 2WF50 Contents 1 Algemeen 2 2 Inhoud van het vak 2 3 Leerdoelen 3 4 Berekening tijdsplanning 3 5 Onderwijs-
Nadere informatieHoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen
Hoofdstuk 9 Vectorruimten 9.1 Scalairen In de lineaire algebra tot nu toe, hebben we steeds met reële getallen als coëfficienten gewerkt. Niets houdt ons tegen om ook matrices, lineaire vergelijkingen
Nadere informatieE.T.G. Schlebusch. Het Hasse-principe. Bachelorscriptie, 20 juni Scriptiebegeleider: dr. R.M. van Luijk
E.T.G. Schlebusch Het Hasse-principe Bachelorscriptie, 20 juni 2012 Scriptiebegeleider: dr. R.M. van Luijk Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden Inhoudsopgave 1. Inleiding 2 2. Het lichaam van p-adische
Nadere informatieTopologie I - WPO Prof. Dr. E. Colebunders Dr. G. Sonck 24 september 2006
Topologie I - WPO Prof. Dr. E. Colebunders Dr. G. Sonck 24 september 2006 Inhoudsopgave 1 Topologische ruimten 2 2 Metriseerbaarheid en aftelbaarheid 7 3 Convergentie en continuïteit 8 4 Separatie-eigenschappen
Nadere informatieV.4 Eigenschappen van continue functies
V.4 Eigenschappen van continue functies We bestuderen een paar belangrijke stellingen over continue functies. Maxima en minima De stelling over continue functies die we in deze paragraaf bewijzen zegt
Nadere informatieKies voor i een willekeurige index tussen 1 en r. Neem het inproduct van v i met de relatie. We krijgen
Hoofdstuk 95 Orthogonaliteit 95. Orthonormale basis Definitie 95.. Een r-tal niet-triviale vectoren v,..., v r R n heet een orthogonaal stelsel als v i v j = 0 voor elk paar i, j met i j. Het stelsel heet
Nadere informatieDe 15-stelling. Dennis Buijsman 23 augustus Begeleiding: S. R. Dahmen
De 15-stelling Dennis Buijsman 23 augustus 2015 Begeleiding: S. R. Dahmen Korteweg-de Vries Instituut voor Wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica Universiteit van Amsterdam
Nadere informatieExamen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde. vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30
Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30 Naam: Geef uw antwoorden in volledige, goed lopende zinnen. Het examen bestaat uit 5 vragen.
Nadere informatieRationale tetraëders.
Youssef Achnine Rationale tetraëders. Bachelorscriptie, 1 juni 009 Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden 1 Inhoudsopgave Introductie 1. Topologische begrippen
Nadere informatieLineaire Algebra 3 en 4. Wieb Bosma
Lineaire Algebra 3 en 4 Wieb Bosma juni 2000/juni 2001 Inhoudsopgave 1 Vectorruimten 3 1.1 Inleiding........................................ 3 1.2 Lichamen....................................... 3 1.2.1
Nadere informatieEigenwaarden en Diagonaliseerbaarheid
Hoofdstuk 3 Eigenwaarden en Diagonaliseerbaarheid 31 Diagonaliseerbaarheid Zoals we zagen hangt de matrix die behoort bij een lineaire transformatie af van de keuze van een basis voor de ruimte In dit
Nadere informatieRadboud Universiteit Nijmegen
Radboud Universiteit Nijmegen Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica L(,1)-labeling van grafen Naam: Studentnummer: Studie: Begeleider: Myrte klein Brink 4166140 Bachelor Wiskunde Dr.
Nadere informatieEindige Fourier-Analyse in de Additieve Combinatoriek
Eindige Fourier-Analyse in de Additieve Combinatoriek Sam van Gool 22 juni 2007 Bachelorscriptie Begeleiding: prof. dr. T. H. Koornwinder KdV Instituut voor wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen,
Nadere informatieDefinitie 4.1. Als H en K normaaldelers zijn van een groep G en H K = {e} en HK = G dan noemt men G het direct product van
Hoofdstuk 4 Groepsconstructies 4.1 Direct product We gaan nu bestuderen hoe we van 2 groepen een nieuwe groep kunnen maken of hoe we een groep kunnen schrijven als een product van 2 groepen met kleinere
Nadere informatieRadboud Universiteit Nijmegen
Radboud Universiteit Nijmegen Faculteit der natuurwetenschappen, wiskunde en informatica juli 07 Matchingtheorie op grafen Jorrit Bastings S6556 Begeleider: Wieb Bosma Inhoudsopgave Het huwelijksprobleem
Nadere informatieHoofdstuk 3. Equivalentierelaties. 3.1 Modulo Rekenen
Hoofdstuk 3 Equivalentierelaties SCHAUM 2.8: Equivalence Relations Twee belangrijke voorbeelden van equivalentierelaties in de informatica: resten (modulo rekenen) en cardinaliteit (aftelbaarheid). 3.1
Nadere informatieEen Stelling over Priemgetallen Bewezen op een Schaakbord Seminar Combinatorial Algorithms (voorjaar 2010)
Een Stelling over Priemgetallen Bewezen op een Schaakbord Seminar Combinatorial Algorithms (voorjaar 2010) Johan de Ruiter, johan.de.ruiter@gmail.com 27 april 2010 1 De stelling van Fermat over de som
Nadere informatieComplexe e-macht en complexe polynomen
Aanvulling Complexe e-macht en complexe polynomen Dit stuk is een uitbreiding van Appendix I, Complex Numbers De complexe e-macht wordt ingevoerd en het onderwerp polynomen wordt in samenhang met nulpunten
Nadere informatie1 Nilpotente en oplosbare groepen Groepen bouwen De correspondentiestelling Nilpotente en oplosbare groepen...
Inhoudsopgave 1 Nilpotente en oplosbare groepen 1 1.1 Groepen bouwen......................... 1 1.2 De correspondentiestelling.................... 7 1.3 Nilpotente en oplosbare groepen.................
Nadere informatieBrown s Representeerbaarheidsstelling
Brown s Representeerbaarheidsstelling Gesche Nord 11 september 2008 Bachelorscriptie Begeleiding: dr. Jochen Heinloth KdV Instituut voor wiskunde Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica
Nadere informatieEigenschappen en Axioma s van de E 6 -meetkunde
Faculteit Wetenschappen Vakgroep Wiskunde Eigenschappen en Axioma s van de E 6 -meetkunde Magali Victoor Promotor: Prof. dr. Hendrik Van Maldeghem Masterproef ingediend tot het behalen van de academische
Nadere informatieSyllabus Algebra 3. Prof. Dr G. van der Geer
Algebra III 1 Syllabus Algebra 3 voorlopige versie Prof. Dr G. van der Geer Korteweg-de Vries Instituut Universiteit van Amsterdam Science Park 904 1098 XH Amsterdam Versie: 2014 Algebra III 1 1. Symmetrische
Nadere informatie2 n 1. OPGAVEN 1 Hoeveel cijfers heeft het grootste bekende Mersenne-priemgetal? Met dit getal vult men 320 krantenpagina s.
Hoofdstuk 1 Getallenleer 1.1 Priemgetallen 1.1.1 Definitie en eigenschappen Een priemgetal is een natuurlijk getal groter dan 1 dat slechts deelbaar is door 1 en door zichzelf. Om technische redenen wordt
Nadere informatieAlgebraïsche meetkunde. Jaap Top
Algebraïsche meetkunde Jaap Top JBI-RuG & DIAMANT j.top@rug.nl 21 maart 2014 (DESDA symposium, Nijmegen) 1 Een definitie (wikipedia): 2 Vandaag drie voorbeelden van toepassingen. 3 Voorbeeld 1: (meetkunde
Nadere informatieIII.2 De ordening op R en ongelijkheden
III.2 De ordening op R en ongelijkheden In de vorige paragraaf hebben we axioma s gegeven voor de optelling en vermenigvuldiging in R, maar om R vast te leggen moeten we ook ongelijkheden in R beschouwen.
Nadere informatieTweede huiswerkopdracht Lineaire algebra 1 Uitwerking en opmerkingen
Tweede huiswerkopdracht Lineaire algebra 1 en opmerkingen November 10, 2009 Opgave 1 Gegeven een vectorruimte V met deelruimtes U 1 en U 2. Als er geldt dim U 1 = 7, dimu 2 = 9, en dim(u 1 U 2 ) = 4, wat
Nadere informatieGroepen- en Galoistheorie
Groepen- en Galoistheorie E. Jespers Departement Wiskunde Vrije Universiteit Brussel Faculteit Wetenschappen 2007 2008 webstek: http://homepages.vub.ac.be/ efjesper HOC+WPO: woensdag 9-12 uur, F.5.210
Nadere informatieAlgebra and discrete wiskunde
Algebra and discrete wiskunde dr. G.R. Pellikaan Studiewijzer voor het studiejaar 2016/2017 College 2WF50 Contents 1 Algemeen 2 2 Inhoud van het vak 2 3 Leerdoelen 3 4 Berekening tijdsplanning 3 5 Onderwijs-
Nadere informatieI.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.
I.3 Functies Iedereen is ongetwijfeld in veel situaties het begrip functie tegengekomen; vaak als een voorschrift dat aan elk getal een ander getal toevoegt, bijvoorbeeld de functie fx = x die aan elk
Nadere informatieLineaire Algebra voor ST
Lineaire Algebra voor ST docent: Judith Keijsper TUE, HG 9.31 email: J.C.M.Keijsper@tue.nl studiewijzer: http://www.win.tue.nl/wsk/onderwijs/2ds06 Technische Universiteit Eindhoven college 4 J.Keijsper
Nadere informatieDe stelling van Hahn en Mazurkiewicz
Radboud Universiteit Nijmegen Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica De stelling van Hahn en Mazurkiewicz Naam: Studentnummer: Studie: Begeleider: Datum: Lennaert Stronks 4062175 Wiskunde
Nadere informatieUitwerkingen tentamen Lineaire Algebra 2 16 januari, en B =
Uitwerkingen tentamen Lineaire Algebra 2 16 januari, 215 Deze uitwerkingen zijn niet volledig, maar geven het idee van elke opgave aan. Voor een volledige oplossing moet alles ook nog duidelijk uitgewerkt
Nadere informatieRadboud Universiteit Nijmegen
Radboud Universiteit Nijmegen Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica Kubische grafen met integraal spectrum Naam: Studentnummer: Studie: Begeleider: Tweede lezer: Daan van Rozendaal
Nadere informatieGetallenleer Inleiding op codeertheorie. Cursus voor de vrije ruimte
Getallenleer Inleiding op codeertheorie Liliane Van Maldeghem Hendrik Van Maldeghem Cursus voor de vrije ruimte 2 Hoofdstuk 1 Getallenleer 1.1 Priemgetallen 1.1.1 Definitie en eigenschappen Een priemgetal
Nadere informatieArno Kret. Bachelorscriptie wiskunde onder begeleiding van professor S.J. Edixhoven Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden
"!# $% &' Arno Kret Bachelorscriptie wiskunde onder begeleiding van professor S.J. Edixhoven Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden Op de voorkant: Een compacte en totaal onsamenhangende deelruimte
Nadere informatieRingen en lichamen. H.W. Lenstra, Jr en F. Oort. (Herziene versie, augustus 2015) door
Ringen en lichamen door H.W. Lenstra, Jr en F. Oort (Herziene versie, augustus 2015) Inhoudsopgave I RINGEN 1 1 Definitie, voorbeelden, elementaire eigenschappen..................... 3 2 Ringhomomorfismen
Nadere informatieIrreducibele polynomen
Irreducibele polynomen Peter Koymans Student nummer: 0748876 p.h.koymans@student.tue.nl Begeleid door Aart Blokhuis 12 augustus 2013 Department of Mathematics and Computer Science 1 Inhoudsopgave 1 Inleiding
Nadere informatie3 De duale vectorruimte
3 De duale vectorruimte We brengen de volgende definitie in de herinnering. Definitie 3.1 (hom K (V, W )) Gegeven twee vectorruimtes (V, K) en (W, K) over K noteren we de verzameling van alle lineaire
Nadere informatieALGEBRA III. P. Stevenhagen
ALGEBRA III P. Stevenhagen 2005 INHOUDSOPGAVE ALGEBRA III 21. Lichaamsuitbreidingen 5 Uitbreidingslichamen Algebraïsch en transcendent Formele adjunctie van nulpunten Expliciete berekeningen Algebraïsche
Nadere informatieiii Tristan Kuijpers Claudine Lybaert december 2013
Voorwoord De wiskundige vorming die in de wiskundig sterke richtingen van het Vlaamse secundair onderwijs wordt aangeboden, vormt een zeer degelijke basis voor hogere studies in wetenschappelijke, technologische
Nadere informatiePolynomen. + 5x + 5 \ 3 x 1 = S(x) 2x x. 3x x 3x 2 + 2
Lesbrief 3 Polynomen 1 Polynomen van één variabele Elke functie van de vorm P () = a n n + a n 1 n 1 + + a 1 + a 0, (a n 0), heet een polynoom of veelterm in de variabele. Het getal n heet de graad van
Nadere informatieOplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren
Oplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren Goeroen Maaruf 20 augustus 202 Hoofdstuk 3: Relaties. Oefening 3..2 (a) Persoon p is grootouder van persoon q. (b) (p, q) O o O r P : [ (p, r) O (r, q) O ]
Nadere informatieKU Leuven. Algebra. Notities. Tom Sydney Kerckhove
KU Leuven Algebra Notities Tom Sydney Kerckhove Gestart 23 september 2014 Gecompileerd 28 oktober 2014 Inhoudsopgave 1 Verzamelingen 3 1.1 Basisbegrippen....................................... 3 1.2 De
Nadere informatieDiscrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma
Discrete Wiskunde 2WC15, Lente 2010 Jan Draisma Voorwoord Dit zijn aantekeningen voor het vak Discrete Wiskunde (2WC15), gegeven in het lentesemester van 2010. Dit vak bestaat uit twee delen: algoritmische
Nadere informatieTer Leering ende Vermaeck
Ter Leering ende Vermaeck 15 december 2011 1 Caleidoscoop 1. Geef een relatie op Z die niet reflexief of symmetrisch is, maar wel transitief. 2. Geef een relatie op Z die niet symmetrisch is, maar wel
Nadere informatieDiscrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma
Discrete Wiskunde 2WC15, Lente 2010 Jan Draisma HOOFDSTUK 2 Gröbnerbases 1. Vragen We hebben gezien dat de studie van stelsels polynoomvergelijkingen in meerdere variabelen op natuurlijke manier leidt
Nadere informatieDe Banach-Tarski-Paradox
Teus de Koning emailadres: tdekoning87@gmail.com De Banach-Tarski-Paradox Bachelorscriptie, 9 juni 2 Scriptiebegeleiders: Marco Streng en Gabriele Dalla Torre Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden
Nadere informatieInleiding Analyse 2009
Inleiding Analyse 2009 Inleveropgaven A). Stel f(, y) = In (0, 0) is f niet gedefinieerd. We bestuderen y2 2 + y 4. lim f(, y). (,y) (0,0) 1. Bepaal de waarde van f(, y) op een willekeurige rechte lijn
Nadere informatie