Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.2: Кільця

  • Page ID
    63419
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    У цьому розділі ми постараємося відповісти на питання:

    • Що таке кільця і інтегральні домени, і як вони співвідносяться з полями?
    • Що таке підкільця, і як ми можемо визначити, якщо задана підмножина кільця є підрядним?
    • Які особливі типи елементів мають кільця?

    У попередньому розділі ми спостерігали, що багато знайомих систем числення є полями, але деякі з них не є. Як ми побачимо, ці неполя часто більш структурно цікаві, принаймні з точки зору факторизації; таким чином, в цьому розділі ми досліджуємо їх більш детально. Перш ніж ми продовжимо цю роботу, ми дамо формальне визначення многочлена, щоб ми могли включити його в свою роботу.

    Визначення: Поліном

    \(A\)Дозволяти бути набір з чітко визначеною операцією додавання\(+\) та адитивної ідентичності\(0\text{,}\) та\(x\) змінної. Визначаємо многочлен в \(x\)з коефіцієнтами in, \(A\)щоб бути виразом виду

    \ begin {рівняння*} p = a_0 + a_1 x + a_2 x^2 +\ cdots + a_n x^n\ текст {,}\ кінець {рівняння*}

    де\(a_n\ne 0\text{.}\)\(n\in \mathbb{N}_0\) Назвемо ступінь\(p\text{,}\) позначеного\(\deg(p) = n\text{,}\) многочлена і\(a_0,a_1,\ldots, a_n\) коефіцієнти многочлена. Коефіцієнт\(a_n\) відомий як провідний коефіцієнт\(p\text{,}\) і\(a_n x^n\) є провідним терміном\(p\text{.}\) За

    \ begin {рівняння*} A [x] :=\ {a_0 + a_1 x + a_2 x +\ cdots + a_n x^n: n\ in\ mathbb {N} _0,\ a_i\ in A\}\ end {рівняння*}

    позначимо множини всіх поліномів з коефіцієнтами в\(A\text{.}\) Адитивна ідентичність\(A[x]\)\(0\text{,}\) називається нульовим поліномом, і є поліномом, коефіцієнти якого всі\(0\text{.}\) Ступінь нульового многочлена дорівнює\(-\infty\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Наведіть кілька прикладів поліномів у\(A[x]\) різних варіантах систем числення\(A\text{.}\) Визначте їх коефіцієнти, провідні члени та ступені.

    Дослідження Template:index

    У наступній таблиці заповніть Y, якщо набір має властивість; заповніть N, якщо це не так.

    Таблиця Template:index: Список властивостей і наборів.
    \(\mathbb{N}\) \(\mathbb{Z}\) \(2\mathbb{Z}\) \(\mathbb{Q}\) \(\mathbb{Q}[x]\) \(\mathbb{Z}_{8}\) \(\mathbb{Z}_{2}\) \(\mathbb{R}\) \(\mathbb{C}\) \(\mathcal{M}_2(\mathbb{R})\)
    Закриття під + \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Закриття під\(\cdot\) \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    \(+\)асоціативний \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    \(\cdot\)асоціативний \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    + є комутативним \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    \(\cdot\)є комутативним \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    \(\cdot\)розподіляє понад + \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Існує адитивна ідентичність \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Всі елементи мають адитивні інверси \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Існує мультиплікативна ідентичність \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Усі ненульові елементи мають множ. інверси \ (\ mathbb {N}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (2\ mathbb {Z}\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Q} [x]\)» клас = «lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {8}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {Z} _ {2}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {R}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathbb {C}\)» клас = "lt-математика-82463"> \ (\ mathcal {M} _2 (\ mathbb {R})\)» клас = «lt-математика-82463">
    Дослідження Template:index

    Яка з польових аксіом у визначенні: Поле утримувати,\(F[x]\text{,}\) де\(F\) поле, а яке взагалі не вміщує?

    В результаті відповіді на Exploration Template:index} і заповненої таблиці {{template.index (ID:1)}, ми робимо наступне визначення.

    Визначення: Кільце

    Кільце\(R\) - це непорожня множина, разом з двійковими операціями\(+\) і\(\cdot\text{,}\) позначається\((R,+,\cdot)\text{,}\) і задовольняє наступні аксіоми.

    1. З огляду на будь-який\(a,b,c\in R\text{,}\)\((a+b)+c = a+(b+c)\text{.}\) (асоціативність додавання)
    2. З огляду на будь-який\(a,b\in R\text{,}\)\(a+b= b+a\text{.}\) (Комутативність додавання)
    3. Існує\(0_R\in R\) такий елемент, що для всіх\(a\in R\text{,}\)\(a+0_R = 0_R + a = a\text{.}\) (Additive identity)
    4. З огляду на будь-який\(a\in R\) існує\(b\in R\) таке, що\(a+b = b + a =0_R\text{.}\) (Additive inverses)
    5. Задано any\(a,b,c\in R\text{,}\)\((a\cdot b)\cdot c = a\cdot (b\cdot c)\text{.}\) (Асоціативність множення)
    6. Для всіх\(a,b,c\in R\text{,}\)\(a\cdot (b+c) = a\cdot b + a\cdot c\text{.}\) (Розподільна власність I)
    7. Для всіх\(a,b,c\in R\text{,}\)\((a+b)\cdot c = a\cdot c + b\cdot c\text{.}\) (Розподільна власність II)

    Як і у випадку з полями,\(R\) коли кільце ясно з контексту, ми часто будемо писати\(0\) замість\(0_R\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Порівняння та контрастність Визначення: Поле та визначення: Кільце. У чому подібність? Які відмінності?

    Хоча кільця не користуються всіма властивостями полів, вони неймовірно корисні навіть у прикладній математиці (див., наприклад, Довідник [1] для одного недавнього прикладу).

    Визначення: Комутативний

    Кільце\(R\) вважається комутативним, якщо для всіх\(a,b\in R\text{,}\)\(ab = ba\text{.}\) Крім того, кажуть,\(R\) що має єдність або мультиплікативну ідентичність, якщо є\(1_R\in R\) такий елемент, що для всіх\(a\in R\text{,}\)\(a \cdot 1_R = 1_R \cdot a= a\text{.}\)

    Якщо\(R\) некомутативний, він може мати ліву (відповідно, праву) ідентичність, тобто елемент\(e\in R\) такий, що для всіх\(r\in R\text{,}\)\(er = r\) (відповідно\(re = r\)). У ньому\(R\) є елемент,\(e\) за який\(er = re = r\) для всіх часто\(r\in R\text{,}\)\(e\) називають двостороннім айдентом. Коротше кажучи, некомутативні кільця можуть мати ліву, праву або двосторонню ідентичність (або взагалі жодну).

    Дослідження Template:index

    Розглянемо множини, наведені в таблиці Template:index. Що таке кільця? Які комутативні кільця з ідентичністю?

    Дослідження Template:index

    Чи всі кільця поля? Чи всі поля кільцями? Обґрунтуйте.

    Дослідження Template:index

    Більшість знайомих кілець комутативні, хоча і не всі. Більшість звичних (комутативних) кілець мають ідентичності, але не всі. Знайти:

    1. Кільце, яке не має посвідчення 1.
    2. Некомутативне кільце, яке має (двосторонній) ідентичність.

    Рішення

    1

    Іноді називають кільцем. \(\ddot\mathbb{S}mile\)

    У 1920-х роках Еммі Нетер була першою, хто чітко описав кільцеві аксіоми, як ми їх знаємо сьогодні, і її визначення (необов'язково комутативного) кільця призвело до великої цікавої роботи з алгебри, теорії чисел та геометрії, включаючи (див. Розділ 3.3 для більш докладної інформації про історичну розробка доказу останньої теореми Ферма). Більшість сучасних визначень кільця погоджуються з нашим Визначенням: Кільце і допускають кільця з некомутативним множенням і без мультиплікативної ідентичності.

    Наступна теорема стверджує, що множина поліномів з коефіцієнтами в кільці сама по собі\(R\) є кільцем при звичайних операціях поліноміального додавання подібних членів та множення за допомогою розподілу. Доказ не є складним, але суворе обґрунтування (особливо, наприклад, асоціативності множення поліномів) є виснажливим, і тому опускається.

    Теорема

    Якщо\(R\) є (комутативним) кільцем (з ідентичністю\(1_R\)), то\(R[x]\) є (комутативним) кільцем (з ідентичністю\(1_{R[x]} = 1_R\)).

    Одним із способів кращого розуміння математичних структур є розуміння їх подібних підструктур (наприклад, з урахуванням векторного простору\(V\subseteq \mathbb{R}^n\) та підпростору, який\(W\subseteq V\text{,}\) ми можемо написати\(V = W + W^\perp\)).

    Визначення: Subring та overring

    \((R,+,\cdot)\)Дозволяти кільце і нехай\(S\subseteq R\text{.}\) Якщо\(S\) це саме кільце під,\(+\) і\(\cdot\text{,}\) ми говоримо, що\(S\) це підрядник\(R\text{.}\) У цьому випадку часто\(R\) називається overring\(S\text{.}\)

    Наступна теорема забезпечує простий у застосуванні тест, щоб перевірити, чи\(R\) є задана\(S\) підмножина кільця насправді підрядком\(R\text{.}\)

    Теорема Template:index

    \(R\)Дозволяти кільце і\(S\) підмножина\(R\text{.}\) Тоді\(S\) є підрядкою, якщо і тільки якщо:

    1. \(S\ne \emptyset\text{;}\)
    2. \(S\)закривається при множенні; і
    3. \(S\)закривається під віднімання.
    Активність Template:index

    Визначте, чи\(S\) є наступні кільця підкільцями заданих кілець\(R\text{.}\)

    1. \(S = \mathbb{Z}\text{,}\)\(R = \mathbb{Q}\)
    2. \(S = \mathbb{Z}_{5}\text{,}\)\(R = \mathbb{Z}_{7}\)
    3. \(S\)це будь-яке кільце,\(R = S[x]\)
    4. \(S = \mathbb{R}\text{,}\)\(R = \mathbb{C}\)

    У нашому вивченні кілець ми в першу чергу зацікавлені в спеціальних типах підкілець, відомих як ідеали, які будуть вивчені більш глибоко в главі 4.

    Визначення: Одиниця

    \(R\)Дозволяти кільце і нехай\(u\in R\) бути ненульовим. Якщо є\(v\in R\) таке, що\(uv = vu = 1\text{,}\) ми говоримо,\(u\) є одиницею\(R\text{.}\) Ми позначаємо набір одиниць\(R\) по\(R^\times\text{.}\) Ми говоримо,\(x,y\in R\) є асоціаціями, якщо є\(u\in R^\times\) такі, що\(x = uy\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Явно опишіть множину\(\mathbb{Z}^\times\text{.}\) Що таке асоціації 7 в\(\mathbb{Z}\text{?}\)

    Іншими словами, одиниця в кільці - це ненульовий елемент з мультиплікативним оберненим. Існування одиниць є первинною різницею між полями та комутативними кільцями з ідентичністю: у полі всі ненульові елементи є одиницями, тоді як у комутативному кільці з тотожністю жоден ненульовий елемент не повинен бути одиницями, як показує Theorem Template:index.

    Теорема Template:index

    Комутативне кільце з\(R\) ідентичністю, в якому кожен ненульовий елемент є одиницею, є полем.

    Корисним інструментом для аналізу структури кілець з скінченно великою кількістю елементів є таблиці додавання і множення. Як приклад розглянемо таблиці додавання та множення для\(R = \mathbb{Z}_3\) показаних у таблиці Template:index та таблиці Template:index.

    Таблиця Template:index Таблиця додавання для\(R=\mathbb{Z}_3\text{.}\)
    \(​+\) \(\overline{0}​\) \(\overline{1}​\) \(\overline{2}​\)
    \ (+\) ">\(​\overline{0}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(​\overline{0}\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{1}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(​\overline{2}\)
    \ (+\) ">\(​\overline{1}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(\overline{1}​\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{2}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(\overline{0}​\)
    \ (+\) ">\(​\overline{2}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(\overline{2}​\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{0}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(\overline{1}​\)
    Таблиця Template:index Таблиця множення для\(R=\mathbb{Z}_3\text{.}\)
    \(​\cdot\) \(\overline{0}​\) \(\overline{1}​\) \(\overline{2}​\)
    \ (\ крапка\) ">\(​\overline{0}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(​\overline{0}\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{0}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(​\overline{0}\)
    \ (\ крапка\) ">\(​\overline{1}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(\overline{0}​\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{1}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(\overline{2}​\)
    \ (\ крапка\) ">\(​\overline{2}\) \ (\ оверлайн {0}\) ">\(\overline{0}​\) \ (\ overline {1}\) ">\(\overline{2}​\) \ (\ оверлайн {2}\) ">\(\overline{1}​\)
    Дослідження Template:index

    Обчисліть таблиці додавання і множення для наступних кілець.

    1. \(\displaystyle R = \mathbb{Z}_5\)
    2. \(\displaystyle R = \mathbb{Z}_6\)

    Перерахуйте 2-3 спостереження щодо ваших таблиць.

    Одним з цікавих побічних ефектів нашого визначення кільця є те, що воно дозволяє поведінку, яка спочатку може здатися неінтуїтивною або абсолютно дивною.

    Визначення: Нульовий дільник

    Нульовий дільник в кільці\(R\) - це ненульовий елемент\(z\in R\) такий, що існує ненульовий\(x\in R\) з\(zx = 0\) або\(xz=0\text{.}\)

    Зверніть увагу, що причина ідея нульових дільників спочатку здається дивною, полягає в тому, що вони не є чимось, з чим ми стикаємося при роботі з нашими знайомими множинами чисел, таких як\(\mathbb{Z}\) або\(\mathbb{R}\text{.}\) Насправді, ми спеціально використовуємо той факт, що немає нульових дільників в наших знайомих системах чисел для вирішення рівняння в алгебрі середньої школи (наприклад, якщо\((x-2)(x+5)=0\text{,}\) тоді\(x-2=0\) або\(x+5=0\)). Відсутність нульових дільників - одна з властивостей, яка не зберігається в нашій абстракції від цілих чисел до кілець взагалі.

    Дослідження Template:index

    Знайти, з виправданням, всі дільники нуля в\(\mathbb{Z}_{10}\) і\(\mathbb{Z}_{11}\text{.}\) Make і довести здогаду про існування нульових дільників в\(\mathbb{Z}_m\text{,}\) де\(m > 1\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Чи є інші кільця, в яких ви бачили нульові дільники? Згадайте свої відповіді на розвідку Template:index.

    Теорема Template:index

    \(R\)Дозволяти кільце і припустити\(a,b\in R\) такі, що\(ab\) є нульовим дільником. Тоді або\(a\) або\(b\) є нульовим дільником.

    Теорема Template:index

    \(R\)Дозволяти кільце і\(u\in R^\times\text{.}\) тоді не\(u\) є нульовим дільником.

    Хоча існує добре розвинена частина літератури на (некомутативних) кільцях (можливо, без ідентичності), з цього моменту, і якщо не вказано інше, коли ми використовуємо слово кільце, ми маємо на увазі комутативне кільце з ідентичністю.

    Більш того, хоча навіть комутативні кільця з ідентичністю і нульовими дільниками цікавлять математиків, ми зосередимо наше дослідження на кільцях без нульових дільників. Оскільки ці кільця мають багато властивостей цілих чисел, вони відомі як у тегральних доменах.

    Визначення: Інтегральна область

    Комутативне кільце з ідентичністю\(R\) - це інтегральна область, або просто домен, якщо не\(R\) має нульових дільників.

    Наступні дії та теореми допомагають нам визначити приклади областей, а також розташувати поняття домену на належному місці щодо полів та кілець загалом.

    Активність Template:index

    Які з перерахованих нижче кілець є доменами? Обґрунтуйте свої відповіді.

    1. \(\displaystyle \mathbb{Z}\)
    2. \(\displaystyle \mathbb{Z}_{8}\)
    3. \(\displaystyle \mathbb{Z}_{19}\)
    4. \(\displaystyle \mathbb{R}\)
    5. \(\displaystyle \mathbb{Q}[x]\)
    Теорема Template:index

    Кожне поле є доменом.

    Теорема Template:index

    \(m > 1\)\(R = \mathbb{Z}_m\text{.}\)Дозволяти і тоді\(R\) це поле, якщо і тільки якщо\(R\) є доменом.

    Теорема Template:index

    Якщо\(R\) це домен і\(S\) є підрядником\(R\) з ідентифікацією,\(1_S = 1_R\text{,}\) то\(S\) це домен.

    Теорема Template:index

    Якщо\(R\) це домен, то так\(R[x]\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Чи вірна зворотна теорема Template:index? Якщо так, наведіть короткий доказ. Якщо немає, знайдіть контрприклад.

    При розгляді множин многочленів, як ми це робимо в главі 3 (особливо в розділі 3.1), наступні результати будуть досить корисними.

    Теорема Template:index

    \(R\)Дозволяти бути домен, і нехай\(p(x),q(x)\in R[x]\) ненульові многочлени. Тоді\(\deg(p(x) q(x)) = \deg(p(x)) + \deg(q(x))\text{.}\)

    Дослідження Template:index

    Чи можна послабити гіпотези теореми Template:index? Якщо так, надайте більш загальні гіпотези та адаптуйте докази. Якщо немає, наведіть наочний приклад.

    Дослідження Template:index

    \(R\)Дозволяти бути доменом. Які одиниці\(R[x]\text{?}\) Доведіть свою відповідь.

    Довідка

    [1] Курто, В.Іцков, Веліз-Куба, Н.Янгс, Нейронне кільце: алгебраїчний інструмент для аналізу внутрішньої структури нейронних кодів, Бул. Математика. Біо. 75 (2013), 1571-1611, ДОІ 10.1007/с11538-013-9860-3