4-5模n剩余类环
近世代数第四章 环与域题解讲解

第四章环与域§1 环的定义一、主要内容1.环与子环的定义和例子。
在例子中,持别重要的是效域上的多项式环、n阶全阵环和线性变换环,以及集M的幂集环.2.环中元素的运算规则和环的非空子集S作成子环的充要条件:二、释疑解难1.设R是一个关于代数运算十,·作成的环.应注意两个代数运算的地位是不平等的,是要讲究次序的.所以有时把这个环记为(R,十,·)(或者就直接说“R对十,·作成一个环”).但不能记为R,·,十).因为这涉及对两个代数运算所要求满足条件的不同.我们知道,环的代数运算符号只是一种记号.如果集合只有二代数运算记为 ,⊕,又R对 作成一个交换群,对⊕满足结合律且⊕对 满足左、右分配律,即就是说,在环的定义里要留意两个代数运算的顺序.2.设R对二代数运算十,·作成一个环.那么,R对“十”作成一个加群,这个加群记为(R,十);又R对“·”作成一个半群,这个乍群记为(R,·).再用左、右分配律把二者联系起来就得环(R,十.·).三、习题4.1解答1.2.3.4.5.6.7.8.证明:循环环必是交换环,并且其子环也是循环环.§4.2 环的零因子和特征一、主要内容1.环的左、右零因子和特征的定义与例子.2.若环R 无零因子且阶大于1,则R 中所有非零元素对加法有相同的阶.而且这个相同的阶不是无限就是一个素数.这就是说,阶大于l 且无零因子的环的特征不是无限就是一个素数. 有单位元的环的特征就是单位元在加群中的阶.3.整环(无零因子的交换环)的定义和例子. 二、释疑解难1.由教材关于零因子定义直接可知,如果环有左零因子,则R 也必然有右零因子.反之亦然.但是应注意,环中一个元素如果是一个左零因子,则它不一定是一个右零因子.例如,教材例l 中的元素⎪⎪⎭⎫⎝⎛0001就是一个例子.反之,一个右零因子也不一定是一个左零因子.例如,设置为由一切方阵),(00Q y x y x ∈∀⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛对方阵普通加法与乘法作成的环.则易知⎪⎪⎭⎫⎝⎛0001是R 的一个右零因子,但它却不是R 的左零因子.2.关于零因子的定义.关于零因子的定义,不同的书往往稍有差异,关键在于是否把环中的零元也算作零因子.本教材不把零元算作零因子,而有的书也把零元算作零因子.但把非牢的零因子称做真零因子.这种不算太大的差异,读者看参考书时请留意.3.关于整环的定义.整环的定义在不同的书中也常有差异.大致有以下4种定义方法: 定义1 无零因子的交换环称为整环(这是本教材的定义方法). 定义2 阶大于l 且无零因子的交换环,称为整环. 定义3 有单位元且无零因子的交换环,称为整环.定义4 阶大于1、有单位元且无零因子的交换环,称为整环.以上4种定义中,要求整环无零因子、交换是共同的,区别就在于是否要求有单位元和阶大于1.不同的定义方法各有利弊,不宜绝对肯定哪种定义方法好或不好.这种情况也许到某个时期会得到统一.但无论如何现在看不同参考书时应留意这种差异.本教材采用定义1的方法也有很多原因,现举一例。
数学的思维方式与创新尔雅网课通识答案

【单选题】黎曼几何属于费欧几里德几何,并且认为过直线外一点有()直线与已知直线平行。
A、没有直线B、无数条C、至少2条D、一条我的答案:A 得分:25.0分2【单选题】()是第一个被提出的非欧几何。
A、解析几何B、罗氏几何C、黎曼几何D、欧氏几何我的答案:B 得分:25.0分3【单选题】数学的整数集合用字母()表示。
A、MB、WC、ND、Z我的答案:D 得分:25.0分【判断题】在今天,牛顿和莱布尼茨被誉为发明微积分的两个独立作者。
()我的答案:√得分:25.0分集合的划分(二)已完成成绩:100.0分1【单选题】星期日用数学集合的方法表示是()。
A、{7R|R∈Z}B、{5R|R∈Z}C、{7R|R∈N}D、{6R|R∈Z}我的答案:A 得分:20.0分2【单选题】A={1,2},B={3,4},A∩B=()。
A、BB、{1,2,3,4}C、AD、Φ我的答案:D 得分:20.0分3【多选题】集合的性质有()。
A、封闭性B、互异性C、确定性D、无序性我的答案:BCD 得分:20.0分4【判断题】星期二和星期三集合的交集是空集。
()我的答案:√得分:20.0分5【判断题】空集属于任何集合。
()我的答案:×得分:20.0分集合的划分(三)已完成成绩:100.0分1【单选题】发明直角坐标系的人是()。
A、牛顿B、伽罗瓦C、笛卡尔D、柯西2【单选题】如果S、M分别是两个集合,SХM{(a,b)|a∈S,b∈M}称为S 与M的()。
A、牛顿积B、笛卡尔积C、莱布尼茨积D、康拓积我的答案:B 得分:25.0分3【判断题】空集是任何集合的子集。
()我的答案:√得分:25.0分4【判断题】任何集合都是它本身的子集。
()我的答案:√得分:25.0分集合的划分(四)已完成成绩:100.0分1【单选题】如果x∈a的等价类,则x~a,从而能够得到()。
A、x∈aB、x的等价类=a的等价类C、x=aD、x的笛卡尔积=a的笛卡尔积2【单选题】设~是集合S上的一个等价关系,任意a∈S,S的子集{x ∈S|x~a},称为a确定的()。
模n剩余类环的零因子图的补图的类数

Ac c o r d i ng t o t h e p r i me n umb e r s o f n,t h e g e n u s f o r mu l a e o f c o mp l e t e g r a p h a n d c o mp l e t e b i p a r t i t e g r a p h, l o we r b o u n d o f g e n us g r a p h s a n d s o me e mb e d d i ng t e c h n i q u e,t h e g e n u s o f c o mp l e me n t o f z e r o — d i v i s o r g r a p h o f r e s i d u e c l a s s mo d u l o n wa s p r o v e d n o t mo r e t h a n 5 i f a n d o n l y i f n e qu a l l e d t o 6, 8, 1 0, 1 2, 1 4, l 5, 1 6, l 8, 2 0, 21, 2 2, 2 7, 33, 3 5, 5 5, 7 7, P .Th e P me a n t p r i me .Th e c l a s s i ic f a t i o n wa s c o mp l e t e l y r e a — l i z e d wh e n t h e g e n e r a o f c o mp l e me n t o f z e r o — d i v i s o r g r a p h f o r r e s i d u e c l a s s mo d u l o n we r e 0, 1, 2, 3, 4, 5,
高等代数F[x] 模某个理想的剩余类环
![高等代数F[x] 模某个理想的剩余类环](https://img.taocdn.com/s3/m/b9b0545b011ca300a6c390b3.png)
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
添加一个多项式的根的扩域
现设 ∂p(x) = n, p(x) = anxn + · · · + a1x = a0. 由于 p(x) 不可约,上 面推论中指出商环 F[x]/(p(x)) 是域. 我们有下面定理. 定理 F 是域,p(x) 是 F[x] 中不可约多项式,∂(p(x)) = n,则
. .. . . ..
F[x] 中的极大理想
推论 F[x]/(f(x)) 是域当且仅当 f(x) 是不可约多项式. 证明 由 § 4 定理 3 是域当且仅当 f(x) 是不可约多项式.
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
故 ¯x 是 p(x) 的一个根.
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
添加一个多项式的根的扩域
(ii) 作映射
F[x] −→φ F(α)
f(x) −→ f(α),
易知这是环同态.ker φ = {f(x) | f(α) = 0}. 因 p(x) 不可约及 p(α) = 0,由 § 2 定理 4 及推论,ker φ 中任一多项式 f(x) 是 p(x) 的倍数. 于是 ker φ = (p(x)). 由环的同态基本定理知 F[x]/(p(x)) = F[x]/ker φ ∼= F(α). 这里虽是环同构,但两者都是域, 故是域同构.
. .. . . ..
F[x] 模某个理想的剩余类环
设 F 是域,§ 4 例 12 中已指出 F[x] 的全部理想都是主理想 (f(x)) = f(x)F[x], f(x) 是 F[x] 中任意多项式. 设 ∂(f(x)) = n,作商环 F[x]/(f(x)),则
无零因子环的刻画及各种环的例子

第31卷 第2期 吉首大学学报(自然科学版)Vol.31 No.2 2010年3月J ournal of J is ho u Uni ver s i t y (Nat ural Sci ence Editio n)Mar.2010 文章编号:100722985(2010)022*******无零因子环的刻画及各种环的例子3陈祥恩(西北师范大学数学与信息科学学院,甘肃兰州 730070)摘 要:总结了刻画一个环是无零因子环的若干等价条件.给出了各种环的例子,以期更好地理解各种环之间的关系.关键词:环;无零因子环;刻画中图分类号:O175 文献标识码:A环是近世代数中的一个很基本的概念,对环的教学也显得尤为重要.根据笔者的教学实践,首先总结了刻画一个环是无零因子环的若干等价条件,然后给出了各种环的例子,以期更好地理解各种环之间的关系.所用术语如无特别说明请参看文献[1].1 无零因子环的刻画设R 是一个环,a 是R 中的一个非零元.如果存在R 中非零元b 使得ab =0,那么称a 为R 的一个左零因子.同理可定义右零因子.如果一个环没有左零因子,那么称它为无零因子环.先给出刻画一个环是无零因子环的若干充要条件.定理1 设R 是一个环.下述几条彼此等价:1)R 中左消去律成立,即Πa ,b ,c ∈R,一旦ab =ac ,a ≠0,就有b =c;2)R 是无零因子环;3)R 中没有“既是左零因子又是右零因子”的元;4)R 中没有右零因子;5)R 中右消去律成立,即Πa ,b ,c ∈R,一旦ba =ca ,a ≠0,就有b =c;6)R 中任意2个非零元的乘积还是非零元;7)Πa ,b ∈R,一旦ab =0,就有a =0或者b =0.2 各种环的例子图1 各种环的关系先用文氏图给出环、交换环、有单位元的环、无零因子环、整环、除环以及域之间的关系.如图1所示,方框的内部表示所有环的集合.包含数字2,5,6,7,8的圆的内部表示所有交换环的集合.包含数字4,6,7,8,9,10的圆的内部表示所有含单位元的环的集合.包含数字3,5,7,8,9,10的圆的内部表示所有无零因子环的集合.虚线的内部表示所有除环的集合.3收稿日期:2009211206基金项目:国家自然科学基金资助项目(10771091);西北师范大学数学与应用数学专业代数课程(校级及省级)教学团队经费资助()作者简介陈祥恩(652),男,甘肃天水人,西北师范大学数学与信息科学学院教授,主要从事代数与图证研究2009-07:19.为了更好地理解环、交换环、有单位元的环、无零因子环、整环、除环以及域之间的关系,下面给出各种环的例子.用E表示所有能够被2整除的整数所组成的集合,用Z表示整数集.例1 令R1={a bc d|a,b,c,d∈E}.R1关于矩阵的加法、乘法作成环.R1不是交换环,不是有单位元的环,也不是无零因子环.例2 设(Z,+)是整数加群.对Πa,b∈Z,令a.b=0,则(Z,+,.,)是交换环,但不是有单位元的环,也不是无零因子环.例3 令R2={a+b i c+d i-c+d i a-b i|a,b,c,d∈E}.R2关于矩阵的加法、乘法作成环.R2不是交换环,不是有单位元的环,但它是无零因子环.例4 设M n(F)表示数域F上全体n(>1)阶方阵所构成的集合.M n(F)关于矩阵的加法、乘法作成环.M n(F)是有单位元的环,但它不是交换环,不是无零因子环.例5 E关于整数的加法、乘法构成一个环.它是交换环、无零因子环,但它不是有单位元的环.例6 设n(>1)是合数,则模n的剩余类环Z n是交换环、有单位元的环,但它不是无零因子环.例7 设整数环Z是整环,但它不是域.例8 设p(>1)是素数,则模p的剩余类环Z p是域.例9 四元数除环是除环,但不是域[1].例10 令R3={a+b i c+d i-c+d i a-b i|a,b,c,d∈Z}.R3关于矩阵的加法、乘法作成环.R3是有单位元的环、无零因子环,但它不是交换环,不是除环.参考文献:[1] 张禾瑞.近世代数基础[M].第1版.北京:高等教育出版社,1978.Char acter iza tion f or Rings Without Zer o Divisor andExa mples of V ar ious RingsC H EN X ia ng2en(College of Mathematics a nd Infor mation Science,Nort hwest Normal Univer sity,La nzhou730070,China)Abstract:The equivalence condi tions for charact erizing ri ngs wit hout zero divi sor are summarized a nd t he exa mple s of va rious rings are gi ven i n t hi s paper.K ey w or ds:ri ng;ri ng wit hout zero di vi sor;charact erizat io n(责任编辑 向阳洁) 2吉首大学学报(自然科学版)第31卷。
循环群的例子

循环群的例子循环群是代数学中的一个重要概念,它在各个领域都有广泛的应用,如密码学、密码破解、编码理论等。
循环群是一种特殊的群结构,具有很多有趣的性质和特征。
下面我将列举一些循环群的例子,以帮助大家更好地理解和掌握这一概念。
1. 整数加法群(Z,+):这是最简单的循环群,它由所有整数构成,运算为加法。
对于任意整数n,我们可以用加法运算得到n的倍数,即n,2n,3n,……,形成一个循环群。
2. 整数乘法群(Z*,x):这是整数的乘法运算构成的循环群。
对于任意非零整数n,我们可以用乘法运算得到n的幂,即n,n^2,n^3,……,形成一个循环群。
3. 有限域的乘法群(F*,x):有限域是一种特殊的代数结构,它由有限个元素构成,并定义了加法和乘法运算。
其中乘法运算构成一个循环群,这个循环群通常被用于密码学中的椭圆曲线加密算法。
4. 复数单位根群(U(n)):复数单位根是指满足z^n=1的复数z,其中n是一个正整数。
所有满足这个条件的复数构成一个循环群,被称为复数单位根群。
这个循环群在信号处理和图像处理等领域有广泛的应用。
5. 矩阵乘法群(GL(n, R)):GL(n, R)是n阶可逆矩阵构成的群,其中矩阵乘法是运算。
对于任意可逆矩阵A,我们可以用矩阵乘法得到A的幂,即A,A^2,A^3,……,形成一个循环群。
6. 带余除法群(Z/nZ,+):带余除法群是由整数模n的剩余类构成的群,其中运算为模n的加法。
对于任意整数m,我们可以用加法运算得到m的倍数模n的剩余类,即[m],[2m],[3m],……,形成一个循环群。
7. 旋转群(SO(2)):旋转群是二维空间中所有旋转操作构成的群。
其中运算为矩阵乘法。
对于任意角度θ,我们可以用旋转矩阵得到所有绕原点旋转θ的操作,形成一个循环群。
8. 圆周群(S^1):圆周群是单位圆上所有点构成的群,其中运算为复数乘法。
对于任意角度θ,我们可以用复数乘法得到所有绕原点旋转θ的点,形成一个循环群。
4-5模n剩余类环

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2. 剩余类环的性质 定理1 设 [a] Zm ,[a] [0] ,则 (1) [a] 为 Z m 的零因子 ( a, m) 1 (2) [a] 为 Z m 的可逆元 ( a, m) 1
,故 m | ab .若 ( a, m) 1 ,则 m | b ,所以 [b] [0] ,矛盾.于是 ( a, m) 1 .
x, y Z
st . ax my 1 ,因此, [a][ x] [ax] [1] ,故 [ a ] 可逆.
剩余类环中非零元不是可逆元就是零因子.
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例 1 Z12 解 (1) 全部零因子:
[2],[3],[4],[6],[8],[9],[10] (2) 全部可逆元: [1],[5],[7],[11]
,于是 [ a ] 是零因子.
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(2)若 [a ] 为 Z m 的可逆元,则 [b] Zm , [a][b] [ab] [1]. 于是, m | ab 1,即 c Z ,使得 ab 1 cm ,也就是 ab ( c )m 1 ,所以 ( a, m ) 1. 反之, 如果 ( a, m) 1 ,则
为其一同态满射,则在 之下单位元的象是单位 元,
即1 1 ,从而对任意的整数 x有
~ ~ ~ ~
:x x 特别4 20:47
定理4 除去零乘环外,在同构意义下,循环环有且 只有整数环及其子环以及剩余类环及其子环.
注:整数环及其所有非零子环虽然作为加群他们 彼此同构,但是作为环来说,它们彼此并不同构. ~ ~ ~ ~ 例 Z6的子环 R {0, 2, 4}与Z9的子环R = {0, 3, 6}
剩余类环上的多项式环及因式分解和可约性

2.1
定义4⑵设G是非空集合,在G上有一个代数运算,叫做乘法,对G的任 意两个元“,乃,其运算的结果称为Q与b的积,记为c = ab, (in果还满足
1.结合律:a(bc) = (ab)c,u,b,c WG.
2.
3.对每个a eG,有beG,使db = ba = e,b称为。的一个逆元.
则称G为一个群.
Keywords:ring;residue class ring;polynomial ring over residue class rings;the ring of polynomials factorization;polynomial ring reducibility・
1
19世纪以及整个20世纪里,人们建立并发展了众多的代数理论,其中对群, 环,域等代数结构的研究获得了巨大的成功,使得代数成为20世纪最活跃的数学 学科。在1930年与1931年,荷兰数学家范徳瓦尔登先后出版了两卷本的德文专著Moderne Algebra(近世代数)⑴。目前,近世代数的理论,思想与方法已经浸透 到数学的许多领域,并成为整个现代数学的主要组成部分。
当群G的运算满足交换律时,成G为交换群,这时也常把其运算记成加法, 并称它是一个加(法)群(注意 加群中零元相当于乘法群中的单位元,而负元 相当于乘法群中的逆元)I2]o
2.1.2
定义⑶一个集合R叫做一个环•假如
1.R是一个加群,换句话说,R对于一个叫做加法的代数运算来说做成一 个交换群;
2.对于另一个叫做乘法的代数运算来说是闭的;
(
(
这里
,+j=k
这两个式子告诉我们,对于加法和乘法来说都是闭的。山于我们也有
_(a
定义⑸R[x]叫做R上的X的多项式环。
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ab,
但[a][b] [ab] [0], Z m 为有零因子环.
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推论
Z m 为域 m 为素数.
(有限无零因子环是除环)
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例2 Z5是域,Z6不是域. 定理3 设m,n是两个正整数,则Zm~Zn当且仅当 n∣m 证:令
~ Z m {0,1, m 1}, Z n {0,1, n 1 }, 并设Zm~Z n且
x, y Z
st . ax my 1 ,因此, [a][ x] [ax] [1] ,故 [ a ] 可逆.
剩余类环中非零元不是可逆元就是零因子.
2015-5-14 20:47
例 1 Z12 解 (1) 全部零因子:
[2],[3],[4],[6],[8],[9],[10] (2) 全部可逆元: [1],[5],[7],[11]
近世代数
第四章 环与域 §4 模n剩余类环
2015-5-14
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定义 1 (同余)整数 a 关于模正整数 m 同余于 整数b,是指 m∣a-b, 并写a≡b (mod m). 整数模 m 同余类共有 m 个,他们分别为 mk+0, mk+1, mk+2,…mk+(m-1); k∈z,每 一个算一类,每一类都可以选一个代表元, 一般选这一类中的最小的非负整数。于是 称[0],[1],[2],…[m-1]为标准完全剩余系。
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定义2:模 m 的剩余类环R={模 m的剩余类},规定 R 中的加法和乘法如下:
[a] [b] [a b] [a][b] [ab]
如何证明 R 是一个环?:首先证明加法和乘法的定义是与 代表元的选择无关。封闭性是显然的。然后证明R关于加法 是一个Abel群,关于乘法是一个(含幺,可交换)半群。然 后证明分配律成立
反之,如果
Z m 的零因子,则存在 [b]( [0]) Zm ,使得 [a][b] [ab] [0]
证:(1)若 [a] 为
( a, m) d 1 , 设 a a1d , m m1d ,则 m | ma1 m1da1 m1a ,所以 [m1 ][a] [m1a] [0] ,但 [m1 ] [0]
,于是 [ a ] 是Z m 的可逆元,则 [b] Zm , [a][b] [ab] [1]. 于是, m | ab 1,即 c Z ,使得 ab 1 cm ,也就是 ab ( c )m 1 ,所以 ( a, m ) 1. 反之, 如果 ( a, m) 1 ,则
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2. 剩余类环的性质 定理1 设 [a] Zm ,[a] [0] ,则 (1) [a] 为 Z m 的零因子 ( a, m) 1 (2) [a] 为 Z m 的可逆元 ( a, m) 1
,故 m | ab .若 ( a, m) 1 ,则 m | b ,所以 [b] [0] ,矛盾.于是 ( a, m) 1 .
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(4) 各子环特征:
定理2
Z m 为无零因子环 m 为素数.
证:设 m 为素数,若 [a][b] [ab] [0] ,则 m | ab ,m | a 或者 m | b ,即
[a] [0], 或者[b] [0], Z m 为无零因子环.
若 m 不是素数,则 m m | a, m | b, 即[a] [0],[b] [0],
为其一同态满射,则在 之下单位元的象是单位 元,
即1 1 ,从而对任意的整数 x有
~ ~ ~ ~
:x x 特别有0=m m 0 .故n m
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定理4 除去零乘环外,在同构意义下,循环环有且 只有整数环及其子环以及剩余类环及其子环.
注:整数环及其所有非零子环虽然作为加群他们 彼此同构,但是作为环来说,它们彼此并不同构. ~ ~ ~ ~ 例 Z6的子环 R {0, 2, 4}与Z9的子环R = {0, 3, 6}
直接计算可知,相应的逆元为
1 1 1
[1] [1],[5] [5],[7] [7],[11] [11]
(3) 全部子环:
1
([0]), ([1]), ([2]), ([3]), ([4]), ([6]) char (([0])) 1, char (([1])) 12, char (([2])) 6, char (([3])) 4, char (([4])) 3, char (([6])) 2.