离散数学中的环

2024 年 8 月 28 日 | 3 分钟阅读

环是一种代数结构 (R, +, .) 或 (R, *, .),用于包含非空集合 R。有时我们将 R 表示为环。它通常包含两个二元运算:乘法和加法。

代数系统用于包含一个非空集合 R、运算 o 以及 R 上的运算符 (+ 或 *),使得

  • (R, o) 是一个半群,(R, *) 是一个代数群。
  • 如果运算 o 对运算符 * 满足分配律,则称其为环。

我们需要满足一些公设。这些公设描述如下

R1

代数群由系统 (R, +) 描述。因此它包含一些属性,描述如下

1. 封闭性

在封闭性属性中,集合 R 对于运算 '+' 称为这样

x ∈R, y ∈R => x+y ∈ R 对于所有 x, y ∈ R

2. 结合律

在结合律中,集合 R 与运算 '+' 相关联,如下所示

(x+y) + z = x + (y+z) 对于所有 x, y, z ∈ R。

3. 存在单位元

这里,R 用于包含一个加法单位元。该元素称为零元素,用 0 表示。表示此的语法描述如下

x+ y = x = 0 + x, x ∈ R

4. 存在逆元

在逆元存在中,对于每个 x ∈ R,存在元素 x ∈ R 如下所示

x + (-x) = 0 = (-x) + x

5. 加法交换律

在交换律中,集合 R 对于运算 + 表示如下

x + y = y + x 对于所有 x, y ∈ R

R2

这里,集合 R 在乘法运算下是封闭的,如下所示

xy ∈ R

R3

这里,存在乘法运算的结合律,如下所示

(x.y).z = x.(y.z) 对于所有 x, y, z ∈ R

R4

乘法运算相对于加法存在左右分配律,如下所示

右分配律

(y + z). x = y.x + z.x

左分配律

x.(y + z) = x.y + x.z

环的类型

环有多种类型,描述如下

零环

如果单元素 (0) 与二元运算符 (+ 或 *) 一起使用,则称环为零环或零环。零环可以描述如下

0 + 0 = 0 和 0.0 = 0

交换环

如果环中的乘法也满足交换律,则称环 R 为交换环,这意味着 x 既是零的右因子,也是零的左因子。交换环可以描述如下

x.y = y.x 对于所有 x, y ∈ R

如果环中的乘法不满足交换律,则称环为非交换环。

带单位元的环

如果环具有一个元素 e 如下所示,则称该环为带单位元的环

e.x = x.e = x 对于所有 R

其中

e 可以定义为 R 的单位元、单一元或单位元素。

带零因子的环

如果环包含两个非零元素 x, y ∈ R,则称该环为零因子环。带零因子的环可以描述如下

y.x = 0 或 x.y = 0

其中

xy 可以称为零的真因子,因为在第一种情况下,x 是零的右因子,在第二种情况下,x 是零的左因子。

0 在 R 中描述为加法单位元

无零因子的环

如果环中没有两个非零元素的乘积为零,则称该环为无零因子的环。无零元素的环可以描述如下

xy = 0 => x = 0 或 y = 0

环的性质

如果 R 是一个环,则所有 x, y, z ∈ R

  1. (-x)(-y) = xy
  2. x0 = 0x = 0
  3. (y-z)x = yx- zx
  4. x(-y) = -(xy) = (-x)y
  5. x(y-z) = xy - xz