什么是域?
温故
群:一个集合G,一种二元运算∗,满足群公理(封闭,结合,单位元,逆元)。
阿贝尔群(交换群):任意a,b∈G,a∗b=b∗a。(交换律)
环:一个集合R,两种二元运算加法和乘法(+,·),满足(加法构成阿贝尔群,乘法构成半群,分配律)。
含幺环(单位环):环,乘法单位元。
交换环:环,乘法交换律。
含幺交换环:环,乘法单位元,乘法交换律。
整环:没有零因子(如果a,b非零,那么a·b非零)。
什么是零因子呢:在一个环R中,如果存在两个非零元素a和b,使得它们的乘积为零(即a·b=0),那么a和b就被称为零因子。
除环(斜域):除了零元以外的所有元素都具有乘法逆元。(除环中的每个非零元素a,存在一个元素b使得a⋅b=b⋅a=1,其中 1 是乘法单位元。)在除环种乘法不一定是可交换的。
域:在加法下构成阿贝尔群,除了加法单位元 0 外,在乘法下也构成阿贝尔群,分配律。
知新
域:单位元素,逆元素,零元素,负元素。加法消去律,乘法消去律。
无限域:元素个数无限。
有限域(伽罗瓦域):元素个数有限。
子域
定理:域一定是整环。
分析:域和整环都有乘法幺元,都满足乘法交换律,都非平凡,整环无零因子,只需证明域中无零因子。(什么叫非平凡呢?)
证明:设F是域,任意a,b∈F,设a不等于0,a·b=0。因为a是非零元素,而F\{0}构成乘法阿贝尔群,所以a有乘法逆元a-1,则
a·b=0⬅➡a-1·(a·b)=a-1·0=0⬅➡b=0,
得证!
无限整环不一定是域:Q,R是域,而Z不是域,因为Z\{0},×)不是阿贝尔群(不是所有元素都有逆元)。
定理:有限整环一定是(有限)域。
证明:(要证明有限整环的非零元素都有逆元)
设D为有限整环,任意a,b,c∈D,非零元素c不等于0,如果a不等于b,有ac不等于bc。由乘法封闭性可知,c·D=D。
对于乘法单位元e∈D,存在d∈D,使得e=cd。所以,任意非零元素c都有乘法逆元d。得证!
结
域的一些小性质
⭐非平凡:包含至少2个元素(0和1,1≠0)
⭐没有零因子