TU Wien:Algebra und Diskrete Mathematik VU (diverse)/Übungen 2025W/Beispiel 432

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Sei ⟨R,+,∗⟩ ein Ring. Man zeige, dass dann auch R×R mit den Operationen

(a,b)+(c,d)=(a+c,b+d)
(a,b)∗(c,d)=(a∗c,b∗d)

ein Ring ist.

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(Mit (a,b) ist hier das Paar gemeint, dessen erste Komponente a ist, und dessen zweite Komponente b ist. Wenn R zum Beispiel der Ring der ganzen Zahlen ist, dann wäre das Paar (−2,7) so ein (a,b).)

Ring
Ring[Bearbeiten, Wikipedia, 2.68 Definition]

Ein Ring (R,+,⋅) ist eine Menge R mit zwei binären Operationen + und ⋅, sodass

  • (R,+) eine kommutative Gruppe ist,
  • (R,⋅) eine Halbgruppe ist,
  • die Distributivgesetze
a⋅(b+c)=(a⋅b)+(a⋅c) und
(a+b)⋅c=(a⋅c)+(b⋅c)
für alle a,b,c∈R gelten.

Lösungsvorschlag von RolandU

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Ist wahrscheinlich eh falsch, aber ich probiers mal..

Damit ich leichter Arbeiten kann, erschaffe ich eine neue Menge "S".

S = R x R

Unsere Problemstellung lautet nun: Ist ⟨S,+,∗⟩ ein Ring? Gehen wir also alle Voraussetzungen für Ringe durch:

  • ⟨S,+⟩ ist sicher eine kommutative Gruppe, da ⟨R,+⟩ schon eine ist und bei Operationen in R x R dieselben Regeln gelten müssen, wie in R selbst.
  • ⟨S,∗⟩ ist sicher eine Halbgruppe, da ⟨R,∗⟩ schon eine ist.
  • da in R die Distributivgesetze gelten, gelten sie auch in R x R.

Siehe Diskussion

Lösungsvorschlag von Lacce

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Hab grad gesehen, dass das Beispel schon gelöst im Wiki steht: Beispiel 297

Ist echt nur stures nachrechnen - ich rechne es trotzdem mal vor..

Siehe Diskussion

Ich zeige gleich allgemeiner: Ist ⟨R,+,∗⟩ ein Ring, n∈ℕ, so ist auch ⟨Rn,+,∗⟩ einer mit den Operationen:

(a1,…,an)+(b1,…,bn)=(a1+b1,…,an+bn)

(a1,…,an)∗(b1,…,bn)=(a1∗b1,…,an∗bn)

Additive Gruppe ⟨Rn,+⟩

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Abgeschlossenheit

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ai,bi∈R⇒ai+bi∈R für alle 1≤i≤n

Assoziativität

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((a1,…,an)+(b1,…,bn))+(c1,…,cn)=(a1+b1,…,an+bn)+(c1,…,cn)=((a1+b1)+c1,…,(an+bn)+cn)=

(a1+(b1+c1),…,an+(bn+cn))=(a1,…,an)+(b1+c1,…,bn+cn)=(a1,…,an)+((b1,…,bn)+(c1,…,cn))

Einheitselement

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Sei nun 0 das Einheitselement von ⟨R,+⟩. Es ist (0,…,0) Einheitselement von ⟨Rn,+⟩.

(a1,…,an)+(0,…,0)=(a1+0,…,an+0)=(a1,…,an)

Inverse Elemente

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−(a1,…,an)=(−a1,…,−an), denn:

(a1,…,an)+(−a1,…,−an)=(a1−a1,…,an−an)=(0,…,0)

Kommutativität

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(a1,…,an)+(b1,…,bn)=(a1+b1,…,an+bn)=(b1+a1,…,bn+an)=(b1,…,bn)+(a1,…,an)

Multiplikative Halbgruppe ⟨Rn,∗⟩

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Abgeschlossenheit

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ai,bi∈R⇒ai∗bi∈R für alle 1≤i≤n

Assoziativität

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((a1,…,an)∗(b1,…,bn))∗(c1,…,cn)=(a1∗b1,…,an∗bn)∗(c1,…,cn)=((a1∗b1)∗c1,…,(an∗bn)∗cn)=

(a1∗(b1∗c1),…,an∗(bn∗cn))=(a1,…,an)∗(b1∗c1,…,bn∗cn)=(a1,…,an)∗((b1,…,bn)∗(c1,…,cn))

Distributivgesetze

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((a1,…,an)+(b1,…,bn))∗(c1,…,cn)=(a1+b1,…,an+bn)∗(c1,…,cn)=((a1+b1)∗c1,…,(an+bn)∗cn)=

((a1∗c1)+(b1∗c1),…,(an∗cn)+(bn∗cn))=(a1∗c1,…,an∗cn)+(b1∗c1,…,bn∗cn)=

((a1,…,an)∗(c1,…,cn))+((b1,…,bn)∗(c1,…,cn))

(a1,…,an)∗((b1,…,bn)+(c1,…,cn))=(a1,…,an)∗(b1+c1,…,bn+cn)=(a1∗(b1+c1),…,an∗(bn+cn))=

((a1∗b1)+(a1∗c1),…,(an∗bn)+(an∗cn)=(a1∗b1,…,an∗bn)+(a1∗c1,…,an∗cn)=

((a1,…,an)∗(b1,…,bn))+((a1,…,an)∗(c1,…,cn))