1  Algebran ydinainesanalyysi

1.1  Kurssin rakenne ja järjestelyt

Algebran 4 opintoviikon kurssin kontaktiopetus koostuu luennosta (14×4 = 56 tuntia) ja demoista (14×2 = 28 tuntia), sekä tietokonedemoista, joista noin puolet sisältyy viikoittaisiin demoihin ja puolet tehdään omatoimisesti ''etäopiskeluna''.

Kurssiin kuuluu kaksi välikoetta, ja tietokonedemot vaikuttavat kokonaisarvosanaan niin, että maksimipistemäärä on 20 + 20 + 10 = 50.
Lisäksi kotilaskuista voi saada bonusta enintään 10% eli 5 lisäpistettä.

1.2  Esitiedot

Algebran kurssia edeltäviksi opinnoiksi suositellaan jotain lukion matematiikkaa täydentävää kurssia, esimerkiksi Analyysi I tai Matematiikan johdantokurssi. Osallistujilla odotetaan olevan mm. perustiedot ja -taidot joukko-opista, relaatioista ja funktioista sekä logiikasta ja todistusmenetelmistä.

1.3  Kurssin tavoitteet

Kurssilla on tarkoitus oppia mm.
- käyttämään kokonaislukujen jakoyhtälöä ja laskemaan lukuparin suurin yhteinen tekijä
- kongruenssin käsite, kongruenssiluokat ja aritmeettiset modulo-laskutoimitukset
- alkulukujen tekijöihinjako ja Fermat'n pieni lause
- ryhmien ja renkaiden (rengas, kokokaisalue kunta) käsitteet ja perusominaisuudet
- aliryhmien, alirenkaiden ja ideaalien käsitteet ja niiden perusominaisuudet
- ryhmien ja renkaiden välisten homomorfismien perusominaisuudet
- tekijäryhmien ja renkainen käsitteet, isomorfialauseet
- tietokoneen käyttöä algebrassa (etupäässä perusasioiden oppimisessa)
- edellisten tietojen ja taitojen soveltamista
Kurssin pedagogisena tarkoituksena on tutustuttaa opiskelija eräisiin abstrakteihin matemaattisiin rakenteisiin, joiden taustalla ovat tietenkin tutut aritmeettiset lukujoukkoihin sisältyvät lainalaisuudet, mutta jotka sisältävät myös vähemmän tuttuja rakennemalleja kuten permutaatiot ja symmetriarakenteet.

Tämä aksiomaattinen, puhtaasti joukko-oppiin ja logiikkaan perustuva teoria on hyvä esimerkki yhtaikaa käyttökelpoisesta mutta silti verrattain yksinkertaisesta struktuurista. Kurssin toivotaankin kehittävän käsitteenmuodostus- ja abstrahointitaitoa sekä harjaannuttavan näkemään jo ennestään tuttuja asioita uudesta näkökulmasta, mm. vanhan tutun aritmetiikan erityisaseman laskutoimitusmaailmassa.

Kurssiin liittynee jonkin verran tietokonedemonstraatioita, joista osassa keskitytään oppimaan uusia käsitteitä vuorovaikutteisen oppimateriaalin avulla, ja osassa opetellaan algebrallisten operaatioiden käsittelyä matematiikan tietokoneohjelmilla. Nämä eivät kuitenkaan edellytä varsinaisten ohjelmointikielten tuntemusta.

1.4  Kurssin oppisisältö ja ydinainesjaottelu

Kurssin nykyinen sisältö näkyy luentomonisteen
Pesonen, Martti E.: Algebra. Epsilon ry, Joensuu, 2003.
sisällysluettelosta (liitteenä).

Kaikkia kurssitekstin asioita ei kuitenkaan kurssilla käsitellä eikä vaadita aktiivisesti osattaviksi. Oppimateriaali koetetaankin tässä jakaa tärkeysjärjestyksessä kahteen ainestyyppiin 1 ja 2.

AINESTA 1 (opetetaan aina) AINESTA 2 (valinnaista)
LUKUTEORIAN ALKEITA  KERTAUSTA - JOUKKO-OPPI JA RELAATIOT 
- jaollisuus  - joukko ja alkio 
- alkuluvut ja tekijöihin jako  - joukko-operaatiot 
- kongruenssi  - joukoilla laskeminen 
- jaollisuustesteja  - karteesinen tulo 
- kongruenssiluokat  - relaatio 
- lineaarinen kongruenssiyhtälö  - funktio 
- Fermat'n pieni lause ja suuri lause 
ABSTRAKTIA ALGEBRAA - RYHMÄ  ÄÄRELLISIÄ RYHMIÄ 
- laskutoimitus  - modulaariset ryhmät 
- vaihdannaisuus ja liitännäisyys  - permutaatiot 
- neutraalialkio ja käänteisalkio  - neliön symmetriat 
- ryhmän määritelmä 
- aritmeettisia perusesimerkkejä 
RYHMIEN OMINAISUUKSIA JA LUOKITTELUA 
- ryhmien ominaisuuksia 
- ryhmien kertaluvuista ja lukumääristä  - kertaluvut 1-10 
RYHMIEN VÄLISISTÄ KUVAUKSISTA 
- kertausta funktioista 
- homomorfismi 
- isomorfisuus 
ALIRYHMÄT 
- aliryhmät 
- aliryhmän määritelmä 
- sykliset aliryhmät 
- sivuluokat 
- Lagrangen lause 
NORMAALI ALIRYHMÄ JA TEKIJÄRYHMÄ 
- normaali aliryhmä 
- tekijäryhmä 
HOMOMORFISMI JA ALIRYHMÄ 
- aliryhmän säilyminen 
- homomorfismin ydin 
- isomorfisuus ja jaollisuus 
- viritetyt aliryhmät  - modulaariset ryhmät jäännösluokkaryhminä 
ENSIMMÄINEN ISOMORFIALAUSE 
- kanoninen homomorfismi 
- ensimmäinen isomorfialause 
RENKAAT 
- rengas ja sen laskutoimitukset  - uusia renkaita vanhoista: matriisit 
- laskusääntöjä renkaissa  - uusia renkaita vanhoista: funktioiden joukko 
- kokonaisalueet ja kunnat 
ALIRENKAAT JA IDEAALIT 
- alirengas ja ideaali 
- ideaalien ja tekijärenkaiden ominaisuuksia 
- alkuideaalit 
RENGASHOMOMORFISMIT 
- homomorfismin määritelmä  - kompleksiluvut 
- rengashomomorfismien ominaisuuksia  - kvaternionit 
- kanoninen homomorfismi ja isomorfialause 


Kurssimonisteen sisällysluettelo

1  Kertausta - joukko-oppi ja relaatiot
    1.1  Joukko ja alkio
    1.2  Joukko-operaatiot
    1.3  Joukoilla laskeminen
    1.4  Karteesinen tulo
    1.5  Relaatio
    1.6  Funktio
2  Lukuteorian alkeita
    2.1  Jaollisuus
    2.2  Alkuluvut ja tekijöihin jako
    2.3  Kongruenssi
    2.4  Jaollisuustestejä
    2.5  Kongruenssiluokat
    2.6  Lineaarinen kongruenssiyhtälö
    2.7  Fermat'n pieni lause ja suuri lause
3  Abstraktia algebraa - ryhmä
    3.1  Laskutoimitus
    3.2  Vaihdannaisuus ja liitännäisyys
    3.3  Neutraalialkio ja käänteisalkio
    3.4  Ryhmän määritelmä
    3.5  Aritmeettisia perusesimerkkejä
4  Äärellisiä ryhmiä
    4.1  Modulaariset ryhmät
    4.2  Permutaatiot
    4.3  Neliön symmetriat
5  Ryhmien ominaisuuksia ja luokittelua
    5.1  Ryhmien ominaisuuksia
    5.2  Ryhmien kertaluvuista ja lukumääristä
6  Ryhmien välisistä kuvauksista
    6.1  Kertausta funktioista
    6.2  Homomorfismi
    6.3  Isomorfisuus
7  Aliryhmät
    7.1  Aliryhmän määritelmä
    7.2  Sykliset aliryhmät
    7.3  Sivuluokat
    7.4  Lagrangen lause
8  Normaali aliryhmä ja tekijäryhmä
    8.1  Normaali aliryhmä
    8.2  Tekijäryhmä
9  Homomorfismi ja aliryhmä
    9.1  Aliryhmän säilyminen
    9.2  Homomorfismin ydin
    9.3  Isomorfisuus ja jaollisuus
    9.4  Viritetyt aliryhmät
    9.5  Modulaariset ryhmät jäännösluokkaryhminä
10  Ensimmäinen isomorfialause
    10.1  Kanoninen homomorfismi
    10.2  Ensimmäinen isomorfialause
11  Renkaat
    11.1  Rengas ja sen laskutoimitukset
    11.2  Uusia renkaita vanhoista: matriisit
    11.3  Uusia renkaita vanhoista: funktioiden joukko
    11.4  Laskusääntöjä renkaissa
    11.5  Kokonaisalueet ja kunnat
12  Alirenkaat ja ideaalit
    12.1  Alirengas
    12.2  Ideaalit
    12.3  Ideaalien ja tekijärenkaiden ominaisuuksia
    12.4  Alkuideaalit
13  Rengashomomorfismit
    13.1  Homomorfismin määritelmä
    13.2  Rengashomomorfismien ominaisuuksia
    13.3  Kanoninen homomorfismi ja isomorfialause
 


File translated from TEX by TTH, version 3.13.
On 24 May 2004, 12:05.