2015年5月25日 星期一

群(Group)、環(Ring)、體(Field)

0.參考資料
《近世代数》熊全淹,武汉大学出版社 http://book.douban.com/subject/1237762/
「抽象代數」 真的抽象嗎 ? ( 上 ),沈淵源,數學傳播 36 卷 2 期 , pp. 34-51
http://w3.math.sinica.edu.tw/math_media/d362/36204.pdf
幾個著名定理,徐健策 http://math1.ck.tp.edu.tw/徐健策/doc/專題教材/專題/幾個著名定理.pdf

1.等價關係
對於集合 $S$,” $\sim $ ” 是定義在 $S$ 中的一種關係,若此關係滿足:
(1) 自反性 (Reflexive):$\forall a\in S,\; a\sim a$。
(2) 對稱性 (Symmetric):若 $a\sim b$,則 $b\sim a$。
(3) 傳遞性 (Transitive):若 $a\sim b$ 且 $b\sim c$,則 $a\sim c$。
則此種關係稱為等價關係。

“模 $m$ 同餘”是整數集合中的一個等價關係。

2.同餘類
所有模 $m$ 彼此同餘的整數組成一類,稱為整數的一個模 $m$ 同餘類。整數 $a$ 所在的同餘類記為 $[a]$。

對任意整數 $a$, $b$, $[a]=[b]$ if and only if $a\equiv b$ (mod $m$)。

$\mathbb{Z}_m=\left \{ [0],[1],\cdots ,[m] \right \}$

3.完全剩餘系
在 $m$ 個同餘類中每個同餘類取一個整數,這 $m$ 個整數稱為完全剩餘系,簡稱 (模 $m$ 的) 完系。

例如 $\mathbb{Z}_3=\left \{ -1,0,1 \right \}=\left \{ 0,1,2 \right \}$。

4.群(Group)
定義:一個集合 $G$ 上的一個二元運算(binary operation) $\times $ (稱之為乘法)滿足「封、結、單、反」四個性質,我們就說 $G$ 在運算 $\times $ 之下形成一個群,或說 $(G, \times  )$ 是一個群。其中
  • 封:封閉性(Closure)
  • 結:結合性(Associativity)
  • 單:存在單位元素(Identity)
  • 反:每個元素都有反元素(Inverse)
如果運算 $\times $ 是可交換的,我們就說 $(G, \times  )$ 是一個交換群(commutative group),通常又稱為阿貝爾(N. H. Abel, 1802-1829)群(Abelian group)。

5.環(Ring)
定義:一個集合 $R$ 包含有加($+$)、乘($\times $)兩種二元運算並且滿足

  • $\left ( R,+ \right )$ 為交換群(加法單位元素記為 $0$)
  • 封:乘法之封閉性
  • 結:乘法之結合律
  • 單:存在乘法之單位元素
  • 分配律:$\forall a,b,c\in R$, $(a+b)\times c = a\times c+b\times c$
符合以上五點之 $(R,+,\times )$,稱之為環。

如果運算 $\times$ 是可交換的,我們說 $(R,+,\times )$ 是交換環(commutative ring)。


由同餘式的性質我們可以定義:$[a]+[b]=[a+b]$; $[a]-[b]=[a-b]$;$[a]\times [b]=[a\times b]$。所以 $\mathbb{Z}_m$中可以自然的進行加、減、乘三種運算,稱為 (模 $m$) 同餘類環


6.體(Field)
定義:一集合 $F$,二元運算 $+$ (加法),與二元運算 $\times $ (乘法),滿足:


  • $(F,+,\times )$ 為交換環
  • 除了 $0$ 以外的元素均存在乘法反元素
符合以上二點之 $(F,+,\times )$,稱之為體。
7.一些代數表示
$\mathbb{Z}\left [ \sqrt{-n} \right ]=\left \{ a+b\sqrt{-n}\mid a,b\in \mathbb{Z} \right \}$

$\mathbb{Z}_m=\left \{ [0],[1],\cdots ,[m] \right \}$

沒有留言:

張貼留言