Algebra (Gruppen): Wo ist mein Denkfehler?

Hallo,

es geht um eine Formel aus dem Buch „Einführung in die Kryptographie“ von Buchmann (2. Auflage; also das Buch, nicht der Buchmann :wink: ).

In Kapitel 2.14, Berechnung von Elementordnungen, schreibt er folgendes:

Theorem 2.14.1
Für jeden Primteiler p von |G| sei f§ die grösste ganze Zahl derart, dass g^( |G|/p^f§ ) = 1 ist.[…]

^ = „hoch“, G = Gruppe

So. Wenn ich die Formel jetzt aber umstelle, so dass ich g^|G| da stehen hab:

(g^|G|)^(p^-f§) = 1

dann gilt doch laut dem kleinen Satz von Fermat: g^|G| = 1 mod p
(Also bei einer Gruppe G = Z/pZ => |G| = p-1)
Dann wird aus der Formel aber:

1^(p^-f§) = 1

und damit wird f§ eigentlich vollkommen sinnlos, da diese Aussage immer richtig ist.

Leider ist das Buch ansonsten so korrekt und gründlich, dass ich ziemlich sicher bin, dass der Fehler bei mir liegt. Aber wo?

Dank im Voraus,

Kvida

Servus.

Theorem 2.14.1
Für jeden Primteiler p von |G| sei f§ die grösste ganze Zahl
derart, dass g^( |G|/p^f§ ) = 1 ist.[…]

So. Wenn ich die Formel jetzt aber umstelle, so dass ich g^|G|
da stehen hab:

(g^|G|)^(p^-f§) = 1

p^-f§ muss aber eine ganze Zahl sein, denn g^a bedeutete ja g.g.g…g bzw. (g.g.g…g)^-1 wenn a

Theorem 2.14.1
Für jeden Primteiler p von |G| sei f§ die grösste ganze Zahl
derart, dass g^( |G|/p^f§ ) = 1 ist.[…]

So. Wenn ich die Formel jetzt aber umstelle, so dass ich g^|G|
da stehen hab:

(g^|G|)^(p^-f§) = 1

p^-f§ muss aber eine ganze Zahl sein, denn g^a bedeutete ja
g.g.g…g bzw. (g.g.g…g)^-1 wenn a

p^-f§ kann ich doch auf jeden Fall umformen zu (1/p)^f§.
Ist also die Frage, ob p invertierbar in G ist:

Aber p ist ja gar nicht in der Gruppe, sondern eine natürliche Zahl! Das meinte ich damit, das man aufpassen mus, was in G ist, was eine Zahl ist und wofür die Abkürzungen stehen.

Oder überseh ich da was?

mfg.

p^-f§ kann ich doch auf jeden Fall umformen zu (1/p)^f§.
Ist also die Frage, ob p invertierbar in G ist:

Aber p ist ja gar nicht in der Gruppe, sondern eine natürliche
Zahl! Das meinte ich damit, das man aufpassen mus, was in G
ist, was eine Zahl ist und wofür die Abkürzungen stehen.

Oder überseh ich da was?

Ich glaub, du hast den ersten Satz des Theorems übersehen. :wink: p ist ein Primteiler von |G| und damit (zumindest nach meinem Verständnis, aber ich lass mir gern das Gegenteil beweisen) in der Gruppe enthalten.

Ich glaub, du hast den ersten Satz des Theorems übersehen. :wink:
p ist ein Primteiler von |G|

Also in den Unterlagen, die kenne, bezeichnet |G| die Zahl der Elemente (=Ordnung) der Gruppe und wenn p | |G|, dann ist p ja ebenfalls eine (natürliche) Zahl. Oder anders ausgedrückt: |G| ist im Allgemeinen kein Element von G.

Jedenfalls kommen wir schon zum Kern (Wortspiel) des Problems.

mfg.

Also in den Unterlagen, die kenne, bezeichnet |G| die Zahl der
Elemente (=Ordnung) der Gruppe und wenn p | |G|, dann ist p ja
ebenfalls eine (natürliche) Zahl. Oder anders ausgedrückt: |G|
ist im Allgemeinen kein Element von G.

Also einer von uns beiden liegt falsch, und ich hoffe, dass ich es nicht bin. :wink: In meinem Kopf sieht das folgendermassen aus:

  • Gruppe G = (Z/mZ, *) = {1, 2, …, m-1}.
  • 0 ist nicht enthalten, sonst wärs ja keine Gruppe (0 hat kein Inverses bzgl. Multiplikation), sondern nur ein Ring
  • |G| = m-1 Elemente
  • G enthält alle natürlichen Zahlen von 1 bis |G|, also garantiert auch die Primteiler von G.

Beispiel:
G = Z/31Z, damit ist |G| = 30
Primteiler von |G| sind {2, 3, 5}. (30 = 2*3*5)
G hat aber doch die Form {1, 2, 3, 4, 5, …, 30}, also sind alle Primteiler in der Gruppe enthalten.

Jedenfalls kommen wir schon zum Kern (Wortspiel) des Problems.

*ggg* Sehr gut :smiley:

Hallo Kvida!

  • Gruppe G = (Z/mZ, *) = {1, 2, …, m-1}.
  • 0 ist nicht enthalten, sonst wärs ja keine Gruppe (0 hat
    kein Inverses bzgl. Multiplikation), sondern nur ein Ring
  • |G| = m-1 Elemente
  • G enthält alle natürlichen Zahlen von 1 bis |G|, also
    garantiert auch die Primteiler von G.

Da liegt das Problem! Zum einen besteht Z/mZ nicht aus ganzen Zahlen, sondern aus Restklassen modulo m. Eine Gruppe muss nicht aus Zahlen bestehen, sondern aus irgendwas. Was gefordert sein muss für eine Gruppe (G,.) ist:

  1. . : GxG->G ist eine innere Verknüpfung auf G
  2. . ist assoziativ
  3. Es gibt ein neutrales Element e in G, wo für jedes g in G gilt:
    e.g = g.e = g
  4. Zu jedem Element g in G gibt es ein h in G mit g.h = e und
    man nennt dieses Element das inverse Element (-g, g^-1 sind
    übliche Bezeichnungen)

In deinem Fall ist 1 das neutrale Element in dieser Gruppe. Aber z.B. in der Gruppe (Z,+) ist es die 0. Und in ({R-R},.) wo . die Konkatenation ist, ist es die identische Funktion.
Ein Ring ist eine Triple (A,+,*), wo (A,+) eine kommutative Gruppe ist und (A,*) eine Halbgruppe. Weiters gelten noch zwei Distributivgesetze. Etwa ist (Z,+,*) ein Ring (mit Einslement). Aber, ein Ring muss kein neutrales Element bezüglich der multiplikativen Operation haben (meist Einselement genannt).

Lektüre:

mfg.

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Hallo Kvida.

Nochwas,

  • Gruppe G = (Z/mZ, *) = {1, 2, …, m-1}.

Die Menge Z/mZ besteht aus m Elementen: {[0], …, [m-1]}, wenn du die Restklassen module m meinst. Wenn du die primen Restklassen modulo m meinst, dann besteht die Menge aus phi(m), mit Euler-Phi-Funktion, die Zahl der primen natürlichen Zahlen

Ui, ich seh schon… ich muss die Grundgrundlagen nochmal durchgehen. Ich habe bisher halt nur einmal kurz mit dem Thema zu tun gehabt, so dass ich bei „Gruppen“ eigentlich immer sofort an Z/pZ (p prim) denke…

(Die) Lektüre hab ich wohl, allein mir fehlt die Zeit… *g*

Vielen Dank schonmal! :smile: