TU Wien:Algebra und Diskrete Mathematik VU (diverse)/Übungen 2025W/Beispiel 109

Aus VoWi
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Man zeige, daß durch aRb⇔3|a2−b2 für alle a,b∈ℤ eine Äquivalenzrelation R in der Menge ℤ erklärt wird, und bestimme die zugehörende Partition.

Dieses Beispiel hat einen unbekannten Lösungsstatus. Bitte editiere diese Seite und schreibe den dir bekannten Status ins Beispiel. Die möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert. Führe folgende Änderung durch:
{{Beispiel|1=
Angabetext
}}

oder

{{Beispiel|
Angabetext
}}

zu (im Falle einer korrekten, unverifizierten Lösung "solved". Auch möglich "unsolved", "wrong", "verified_by_tutor". Alle möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert.)

{{Beispiel|status=solved|1=
Angabetext
}}


Um eine Äquivalenzrelation zu sein, muss R reflexiv, symmetrisch und transitiv sein:

Reflexivität(aRa)

aRa⇔3|a2−a2⇔3|0

3 teilt 0

Symmetrie(aRb⇔bRa)

aRb⇔3|a2−b2⇔3|b2−a2⇔bRa

wenn 3 a2−b2 teilt, teilt 3 ja auch −(a2−b2)

Transitivität(aRb∧bRc⇒aRc)

1.aRb⇔3|a2−b2⇔∃k∈ℤ: (a2−b2)=k⋅3
2.bRc⇔3|b2−c2⇔∃l∈ℤ: (b2−c2)=l⋅3

wenn 1. und 2. gilt folgt: (a2−c2)=(a2−b2)⏟=k⋅3+(b2−c2)⏟=l⋅3=(k+l)⏟∈ℤ⋅3

...3 teilt also a2−c2...

(a2−c2)=m⋅3, m∈ℤ⇒3|a2−c2⇒aRc

...und damit hätte man auch die Transitivität gezeigt

Jetzt muss man noch die zugehörende Partition bestimmen:

Ich fang mal an mit der Äquivalenzklasse für 0(also alle Zahlen, welche in Relation zu 0 stehen)

aR0⇔3|a2

daraus liest man ab, dass die Partition R0:={0,±3,±6,±9,±12,…}(=0mod3)

Jetzt die Äquivalenzklasse für 1:

aR1⇔3|a2−1⇔3|(a+1)(a−1)

...also muss entweder a+1 oder a-1 ein Vielfaches von 3 sein:

einerseits kann, wegen 3|a+1, a aus dieser Menge sein: {−1+k⋅3|k∈ℤ}(=2mod3)

andererseits kann a, wegen 3|a−1, auch aus dieser Menge sein: {1+k⋅3|k∈ℤ}(=1mod3)

...wenn man diese Mengen vereinigt folgt:

R1:={±1,±2,,±4,±5,±7,±8,,±10,±11,…}=ℤ∖R0

Damit hat man alle Äquivalenzklassen, denn R0∪R1=ℤ

--PurpleHaze 20:58, 10. Nov 2008 (CET)

Variante zur Partition

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Viel einfacher: aus dem Satz über die durch Äquivalenzklassen gebildete Partitionen und der zuvor bewiesene Aussage, dass R Relation auf ℤ ist, folgt sofort, dass ℤ∖R={{a|aRb}|b∈ℤ} die gesuchte Partition ist.