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Lösung für Aufgabe 5.2.60

Betrachten sie alle $16$ möglichen Verknüpfungstabellen für zweielementige Mengen und zeigen Sie, dass es sich außer bei $\Z_2$ und $(G,\Box)$ aus Bemerkung 5.2.59 um keine Gruppen handelt. Übrigens, kommen ihnen einige dieser $16$ Tabellen bekannt vor?


Die 16 möglichen Cayley--Tafeln sind

Tafeln

Nachdem in einer Gruppe jede Zeile und jede Spalte der Cayley--Tafel eine Permutation der Elemente sein muss (wegen Proposition 5.2.46.(iii)), gibt es nur zwei mögliche Gruppen, nämlich die Verknüpfung in Zeile 2, Spalte 3 ($\Z_2$) und die Verknüpfung in Zeile 3, Spalte 2 ($(G,\Box)$).

Die folgenden Verknüpfungen sind bereits vorgekommen:
  • Zeile 1, Spalte 1: $\o\equiv 0$
  • Zeile 1, Spalte 2: $\o=\wedge$
  • Zeile 2, Spalte 3: $\o=\xor$
  • Zeile 2, Spalte 4: $\o=\vee$
  • Zeile 3, Spalte 2: $\o=\liff$
  • Zeile 4, Spalte 2: $\o=\limplies$
  • Zeile 4, Spalte 3: $\o=\lnand$
  • Zeile 4, Spalte 4: $\o\equiv 1$