Wintersemester 2026-27

Algebra und Zahlentheorie I

(Lehramt Gymnasium)



Vorlesung:montags, 10:15-11:55 Uhr, mittwochs, 8:15-9:55 Uhr und donnerstags, 12:15-13:55 Uhr, jeweils im Hörsaal B 138
Globalübung:dienstags 16:15-17:45 Uhr im Hörsaal B 138
Hinweis: In der ersten Woche finden noch keine Globalübung und keine Tutorien statt.
Dozent:Dr. Ralf Gerkmann
Klausurtermin: Donnerstag, 18. Februar 2027, 12:30-14:30 Uhr
Nachklausurtermin:wird in Kürze hier bekanntgegeben
Vorlesungsskript:Stand 12. Oktober, 65 Seiten (PDF)
Übungsblätter: Die Übungsaufgaben und Lösungen können im Moodle-Kurs heruntergeladen werden
Vorlesungsverlauf:
DatumInhaltSkript
12.10.26 Definition des Gruppenbegriffs, symmetrische Gruppen 3-5
14.10.26 Weitere Beispiele für endliche nicht-abelsche Gruppen 5-9
15.10.26 Halbgruppen und Monoide, Klassifikation bis auf Isomorphie 9-16
19.10.26 Erzeugendensysteme von Untergruppen, multipl. und additive Notation 17-21
20.10.26 Erste Globalübung: Diegruppe Dn als Untergruppe von Sn, Äquivalenzrelationen und Restklassenringe
21.10.26 Erzeugendensysteme von Sn, Links- und Rechtsnebenklassen 21-25
22.10.26 Beweis des Satzes von Lagrange, Annwendungen 25-31
26.10.26 Regeln für Elementordnungen, Ordnungen von Permutationen 31-34
28.10.26 Untergruppen zyklischer Gruppen, weitere Regeln für Elementordnungen 34-37
29.10.26 Charakterisierung der zyklischen Gruppen, Gruppenhomomorphismen 37-41
02.11.26 Existenz und Eindeutigkeit von Gruppenhomomorphismen 41-44
Inhalt: In nahezu jedem Teilgebiet der Mathematik tragen algebraische Strukturen zur Übersichtlichkeit bei und helfen bei der Formulierung mathematischer Aussagen, der Beweisführung und der Beschreibung von Verfahren. Dies beginnt bei der Lösung algebraischer Gleichungen und zahlentheoretischen Fragestellungen, setzt sich fort bei der Klassifikation geometrischer Strukturen und topologischer Räume und erstreckt sich selbst auf technisch weit fortgeschrittene Gebiete wie die Algebraische Geometrie und die harmonische Analysis. Auch in an die Mathematik angrenzenden Fachbereichen wie etwa der Informatik (in der Kryptographie und der Theorie der Programmiersprachen) oder der Physik (in der Klassischen Mechanik, der Quantenmechanik, der Elementarteilchenphysik) spielen algebraische Strukturen oft eine wichtige Rolle.

Der Stoff der Vorlesung gliedert sich in drei Teilbereiche: die Gruppen-, Ring- und Körpertheorie. Die Bereiche unter­scheiden sich, größtenteils bedingt durch die unterschiedlichen intendierten Anwendungen, stark in ihrem Aufbau. Einige zentrale Konzepte (zum Beispiel Homorphismen oder Faktorstrukturen) trifft man aber in allen drei Bereichen zugleich an. Beim Aufbau der Gruppentheorie orientieren wir uns unter anderem am sog. Klassifikationsproblem, bei dem wir vor allem durch die zuletzt behandelten Sylowsätze entscheidende Fortschritte erzielen werden. Bei der Ringtheorie stehen als Motivation die Probleme der Elementaren Zahlentheorie im Vordergrund. Im letzten Teil der Vorlesung befassen wir uns mit der Theorie der algebraischen Körpererweiterungen. Den krö­nenden Abschluss der Algebra wird die (im Sommersemester behandelte) Galoistheorie bilden, bei der die Gruppen- und die Körpertheorie miteinander verbunden werden.

Im Einzelnen werden in der Vorlesung fol­gende Themen behandelt.
  • Definition der algebraischen Strukturen: Gruppen, Ringe und Körper
  • Homomorphismen, Unter- und Faktorstrukturen, Konstruktion von Erweiterungen
  • zyklische und abelsche Gruppen
  • (semi-)direkte Produkte und Auflösbarkeit
  • Gruppenoperationen und Sylowsätze
  • Restklassenringe, Kongruenzrechnung und Chinesischer Restsatz
  • Teilbarkeit und eindeutige Primfaktorzerlegung
  • endliche und algebraische Körpererweiterungen
  • Zerfällungskörper, algebraischer Abschluss, Körperhomomorphismen
  • Theorie der endliche Körper
Literatur:
  • M. Artin, Algebra. Birkhäuser Advanced Texts.
  • J. Böhm, Grundlagen der Algebra und Zahlentheorie. Springer-Verlag.
  • S. Bosch, Algebra. Springer-Verlag.
  • F. Lorenz, F. Lemmermeyer, Algebra 1. Spektrum Akad. Verlag.
  • S. Müller-Stach, J. Piontkowski, Elementare und algebraische Zahlentheorie. Vieweg-Verlag.

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