EXAMEN #2: CLAVE DEL PROFE! PARTE I: Ejercicios de respuesta
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EXAMEN #2: CLAVE DEL PROFE! PARTE I: Ejercicios de respuesta
EXAMEN #2: CLAVE DEL PROFE! PARTE I: Ejercicios de respuesta r´ apida y de computaci´ on. 1. Defina: (a) Subgrupo normal (2 pts) Respuesta: Un subgrupo H de un grupo G se dice que es normal si g −1 Hg ⊆ H para todo g en G. Vea la lista de t´ opicos para el examen #2 (primer “item”). (b) Grupo Cociente (2 pts) Respuesta: Suponga que G es un grupo y N es normal en G. El grupo cociente G/N est´ a definido por G/N = {gN | g ∈ G} donde el producto est´a definido por g1 N · g2 N = g1 g2 N. Vea la lista de t´ opicos para el examen #2 (primer “item”). (c) Ideal Maximal (3 pts) Respuesta: Suponga que R es un anillo e I un ideal de R. Decimos que I es un ideal maximal de R si satisface lo siguiente: Si J es un ideal de R que satisface I ⊆ J, entonces J =I ´ o J = R. Vea la lista de t´ opicos para el examen #2 (primer “item”). 2. Enuncie el Tercer Teorema de Homomorfismo para Grupos. (3 pts) Respuesta: Suponga que ϕ : G → G0 es un epimorfismo de grupos con kernel K. Si N 0 G0 y N = {a ∈ G | ϕ(a) ∈ N 0 }, entonces G/N ' G0 /N 0 . Equivalentemente, G/N ' (G/K)/(N/K). Vea la lista de t´ opicos para el examen #2 (tercer “item”). 3. Enuncie el Teorema de Correspondencia para Anillos. (3 pts) Respuesta: Suponga que ϕ : R → R0 es un epimorfismo de anillos con kernel K. Si I 0 es un ideal de R0 , entonces sea I = {a ∈ R | ϕ(a) ∈ I 0 }. Entonces, I es un ideal de R, K ⊆ I e I/K ' I 0 . Vea la lista de t´ opicos para el examen #2 (tercer “item”). 4. Cierto o Falso. Explique su respuesta. No se otorgar´an puntos a respuestas sin explicaci´ on. (a) Suponga que F es un grupo abeliano bajo + y F × un grupo bajo ×. Suponga que para todo a, b, c ∈ F , tenemos a(b + c) = ab + ac y (b + c)a = ba + ca. Entonces F es un cuerpo. (3 pts) Respuesta: Falso. Esta es la definici´on de anillo de divisi´on. Observe que no se menciona nada acerca de la conmutatividad de la operaci´on de multiplicaci´on. (b) Todo cuerpo es un anillo de divisi´on. (3 pts) Respuesta: Super cierto! Un cuerpo es un anillo de divisi´on conmutativo. 1 (c) Z10 es un dominio integral. (3 pts) Respuesta: Falso. Note que 2 y 5 son distintos de cero en Z10 , pero su producto produce 0. (d) Si ϕ : R1 → R2 es un epimorfismo de anillos y R1 tiene divisores de 0, entonces R2 tiene divisores de 0. (3 pts) Respuesta: Vea la asignaci´ on #6, ejercicio 5. PARTE II: Ejercicios computacionales 1. Haga lo siguiente: (a) Enliste los elementos del subgrupo normal N = h2i en U21 . Encuentre U21 /h2i. Soluci´ on: Observe que h2i = {1, 2, 4, 8, 16, 11}. Sabemos que U21 /h2i es el grupo de las clases laterales de h2i y por Lagrange sabemos que existen |U21 |/|h2i| = 12/6 = 2 de estas clases. Por lo tanto, las clases laterales est´an dadas por h2i = 5h2i = {1, 2, 4, 8, 16, 11} {5, 10, 20, 19, 17, 13}. Concluimos que U21 /h2i = {h2i, 5h2i}. (b) Considere D6 = {e, r, r2 , r3 , r4 , r5 , t, rt, r2 t, r3 t, r4 t, r5 t} con r6 = t2 = e y tri = r6−i t. Verifique que N = {e, r2 , r4 } es normal en D6 . Soluci´ on Por Lagrange sabemos que existen |D6 |/|N | = 12/3 = 4 ´ clases laterales (tanto por la derecha como por la izquierda) de N . Estas son N = {e, r2 , r4 } rN = {r, r3 , r5 } = N r tN = {t, r4 t, r2 t} = N t rtN = {rt, r5 t, r3 t} = N rt. Concluimos que N es normal en D6 . 2. Considere el mapa can´ onico ϕ : Z → Z18 . (a) Encuentre el kernel de ϕ. (5 pts) (b) Encuentre los ideales de Z18 . (5 pts) (c) Encuentre los ideales en Z que corresponden a los ideales en Z18 . (5 pts) Respuesta: Compare este ejercicio con el ejercicio 7 de la asignaci´ on #6. 2 PARTE III: Ejercicios te´ oricos 1. Si ψ es un automorfismo de G y N G, entonces demuestre que ψ(N ) G. (10 pts) Demostraci´ on: Compare este ejercicio con el ejercicio 8 de la asignaci´ on #4. 2. Supponga que R es un anillo conmutativo y que a ∈ R \ {0} est´a fijo. El aniquilador de a est´ a definido como (10 pts) Ann(a) = {r ∈ R | ra = 0}. Demuestre que Ann(a) es un ideal de R. Demostraci´ on: Note que 0 · a = 0, por lo tanto 0 ∈ Ann(a) y por consiguiente Ann(a) 6= ∅. Suponga que m, n ∈ Ann(a). Entonces m · a = 0 y n · a = 0. Por lo tanto, 0 = m · a − n · a = (m−n)a. Concluimos que m−n ∈ Ann(a). Suponga ahora que m ∈ Ann(a) y r ∈ R. Entonces m · a = 0 y por lo tanto rm · a = r(m · a) = r · 0 = 0. Por lo tanto, rm ∈ Ann(a) y como R es conmutativo, entonces no hace falta verificar la absorci´on por la derecha y concluimos que Ann(a) es un ideal. 3. Suponga que p es un entero primo. Sin utilizar el hecho de que Zp es un cuerpo, demuestre que (p) = pZ es un ideal maximal en Z. (15 pts) Demostraci´ on: Compare este ejercicio con el ejercicio 1 de la asignaci´ on #7. √ √ 4. Defina R = Z[ 2] = {a + b 2 | a, b ∈ Z}. (a) Demuestre que R es un subanillo de R. (7 pts) Demostraci´ on: Compare este ejercicio con el ejercicio 3 de la asignaci´ on #6. Observe que este ejercicio es incluso m´ as f´ acil que el de la asignaci´ on. M´ as a´ un, este es el ejemplo 4 de la secci´ on 4.4, p´ agina 150. √ (8 pts) (b) Demuestre que I = {a + b 2 ∈ R | 5|a y 5|b} es un ideal de R. Demostraci´ on: Secci´ on 4.4, ejemplo 4, p´ agina 150. 3