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es geht um ein Beispiel zu Äquivalenrelationen, bei dem ich das Bilden der Äquivalenzklassen nicht nachvollziehen kann:

Sei $$n \in \mathbb{N}$$. Wir definieren für $$x, y \in \mathbb{Z}$$:

$$x\text{ ~ } y : \Longleftrightarrow n | (y-x).$$

Der Beweis ist für mich verständlich, aber wie kommen die Äquivalenzklassen

$$ \text{[} 0 \text{]} =\left\{..., -2n, -n, 0, n, 2n, ... \right\} $$

$$ \text{[} 1 \text{]} =\left\{..., -2n+1, -n+1, 1, n+1, 2n+1, ... \right\} $$

$$ \text{[} n-1 \text{]} =\left\{...,-2n+(n-1), -n+(n-1), n-1, (n-1)+n, (n-1)+2n, ... \right\} $$

zustande? Und weswegen ist

$$ \text{[} n \text{]} \text{ im Allgemeinen } = \text{[} 0 \text{]} $$

und

$$ \text{[} n+1 \text{]} = \text{[} 1 \text{]} $$

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Zunächst sieht eine Äquivalenzklasse auf einer Menge \(X\) mit Äquivalenzrelation \(\sim\) allgemein so aus: Für alle \(a\in X\) ist \([a]:=[a]_{\sim}:=\{x\in X:\ x\sim a\}\subset X\) eine Äquivalenzklasse bzgl. der Relation \(\sim\).

Konkret hast du hier die Teilbarkeitsrelation auf den ganzen Zahlen \(X=\mathbb{Z}\) gegeben, also für ein \(n\in \mathbb{N}\) hat man die Äquivalenzrelation (mit etwas Umschreibung):

\(x,y\in \mathbb{Z}\ :\ x\sim y\quad \Leftrightarrow \ n|(x-y)\quad \Leftrightarrow \quad \exists m\in \mathbb{Z}:\ x-y=m\cdot n\).

Dann hat man für jedes \(z\in \mathbb{Z}\) die Äquivalenzrelation beschrieben durch:

\([z]:=\{x\in \mathbb{Z}:\ x-z=m\cdot n \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+z \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\).

Speziell hat man für die ersten natürlichen Zahlen:

\([0]=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+0 \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{...,-2\cdot n,-1\cdot n,0,n,2\cdot n,...\}\)

\([1]=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+1 \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{...,-2\cdot n+1,-1\cdot n+1,1,1\cdot n+1,2\cdot n+1,...\}\)


\([n-1]=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+(n-1) \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=(m+1)\cdot n-1 \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{...,-2\cdot n-1,-1\cdot n-1,-1,1\cdot n-1,2\cdot n-1,...\}\)

\([n]=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+n \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=(m+1)\cdot n \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{...,-2\cdot n,-1\cdot n,0,1\cdot n,2\cdot n,...\}=[0]\)

\([n+1]=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=m\cdot n+(n+1) \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad=\{x\in \mathbb{Z}:\ x=(m+1)\cdot n+1 \text{ für ein }m\in \mathbb{Z}\}\\\quad =\{...,-2\cdot n+1,-1\cdot n+1,1,1\cdot n+1,2\cdot n+1,...\}=[1]\)

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Vielen, vielen Dank, das hat mir unheimlich weitergeholfen!

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