剩餘類環

剩餘類環

剩餘類環(residue class ring)是有理整數環的剩餘類環Z/mZ的推廣。設F,S為普通算術域,且F對S中每一賦值的剩餘類域均為有限域,設O為F的S整數環,A,B為O的理想,記N(A)=#(O/A),稱為A的范數,它是積性的,O/A有許多類似於Z/mZ的性質:1.bx≡c(mod A)有解當且僅當(b,A)除盡c,且模A/(b,A)解惟一(式中b,c,x∈O);2.以Φ(A)記環O/A中單位元個數,若(A,B)=1,則Φ(AB)=Φ(A)Φ(B),且Φ(A)=N(A)∏(1-1/N(p)),式中p|A過素理想∑Φ(B)=N(A),式中B|A過理想;3.若b∈O,(b,A)=1,則b≡1(mod A) 。

定義


設A是環R的一個理想,若把A,R看作加群,這樣A是R的一個不變子群,且由A的陪集,作成R的一個分類,這些類叫做模A的剩餘類。而所有這些類組成的集作成一個環,叫做模A的 剩餘類環,記作。
比如,(n)是Z的一個理想,由(n)的陪集作成Z的一個分類,且集合作成一個剩餘類環,也就是。可見,一般的剩餘類環是模n的剩餘類環的推廣。

實例分析


現在我們將給出剩餘類環這個重要概念的另一個實例。令F是一個實數域,並且考慮環中的理想,如果是的任意元素,那麼由除法變換我們有:,此處a和b都是實數,因此,對模n的每一個剩餘類所包含的是零或者至多是一次的多項式,而且在不同的剩餘類中,除非是,因為除了在這種情況下,是不可能的,這樣的不同元素的確就是剩餘類
由中加法和乘法的定義,我們看到
上面的第一式是明顯的,而第二式由觀察式:,所以,讀者必須注意這些公式與複數的加法和乘法的普通規則的相似性——事實上,環 就是複數域,除了使用的符號以外,實質上是相同的。
另外一個實例可能是有趣的,令是一個整數環,而m是多項式環中的理想,利用前面例子的論證,以代替,可以看出,對模m的任一個剩餘類包含一個形如的元素,現在此處a和b都是整數,然而在這種情況下,m包含整數2,因而每一個整數對模m的同餘不是0就是1,因此剛好有4個剩餘類,就是
而且因為,我們看到
所以 的每一個非零元素有一個逆元,因此 是一個域,這就是我們的第一個有限域的實例,它不是 的形式,此處p是一個素數,事實上,可以證明,雖然我們省略這個證明,那就是對於適當選擇的理想m,則任何有限域都可以象剩餘類環 一樣而得到。

相關定理


定理1

(環同態基本定理)設A是環R的一個理想,則;反之,設環R與環同態,則同態映射的核A是R的一個理想,且。
比如,整數環Z與模n的剩餘類環Z同態,即反之,如是Z到的同態滿射,即,且的核,所以。

定理2

若,則
①R的一個子環S的象是的一個子環;
②R的一個理想A的象是 的一個理想;
③的一個子環的逆象S是R的一個子環;
④的一個理想的逆象A是R的一個理想。