Факторіальні кільця та їх застосування

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Февраля 2012 в 17:09, курсовая работа

Описание

Завдання алгебри є вивчення алгебраїчних структур. Безперечно, алгебра вивчає далеко не всі алгебраїчні структури. Можна побудувати чимало прикладів алгебраїчних структур, але в переважній більшості вони не матимуть ніяких застосувань ні в теорії, ні в практиці, а «теорія» таких структур складатиметься з означень і тривіальних наслідків з них. Такі структури, очевидно, не можуть бути об'єктом вивчення.

Работа состоит из  1 файл

Факторіальні кільця та їх застосування.docx

— 258.38 Кб (Скачать документ)

2=(a+b ) (c+d ), (3)

де a+b , c+d не є дільниками одиниці і не є асоційованими з числом 2, a, b, c, d Î Z[ ].

З рівності (3) маємо

4=(a2+3b2) (c2+3d2) (4)

Для a, b, c, d Î Z ця рівність можлива тоді і тільки тоді, коли

a2+3b2=1, c2+3d2=4 (a)

або a2+3b2=4, c2+3d2=1 (b)

або a2+3b2=2, c2+3d2=2 (g)

В (a) і (b) дістаємо, що або a2+3b2 або c2+3d2 відповідно є дільником одиниці, що суперечить припущенню

Розглянемо (g) a2+3b2=2, a2=2, а= ÏZ.

Отже, цей випадок теж не можливий, бо a, b, c, d повинні належати Z.

Отже, 2 не може бути складеним числом. Оскільки 2¹0 і не є дільником одиниці, то 2 – просте число в кільці Z[ ].

б) Так як ми довели, що 2 – простий елемент кільця Z[ ], то можна стверджувати, що –2 теж просте, бо –2 є асоційованим з числом 2.

в) Очевидно, що 1+ ¹0 і не є дільником одиниці в кільці Z[ ]. Використаємо норму і покажемо, що 1+ є простим елементом.

Оскільки  Nr (1+ )=2, то, припустивши, що 1+ є складеним дістаємо

1+ =(a+b ) (c+d ),

де a+b , c+d не є дільником одиниці і не є асоційованим з числом 1+ , a, b, c, d ÎZ.

З цієї рівності маємо

(a2+3b2) (c2+3d2)=2.

Для цілих чисел a, b, c, d ця рівність можлива лише, коли

a2+3b2=2, c2+3d2=1 або a2+3b2=1, c2+3d2=2

При цьому маємо, що або a2+3b2 або c2+3d2 відповідно є дільником одиниці, що суперечить припущенню. Отже, 1+ – простий елемент в кільці Z[ ].

г) Розглянемо число 1– . Знайдемо його норму

Nr (1– )=2

Так як Nr (1– )=Nr (1+ )=2 і 1+ – просте число, то і 1– – теж просте.

Доведено.

 

3.2 Кільце  поліномів

 

3.2.1 Поняття кільця поліномів від однієї змінної

Нехай K і L – комутативні кільця з основними множинами К і L відповідно.

Означення. Кільце L називається простим розширенням кільця K за допомогою елемента u, якщо виконуються умови:

(1) K – підкільце кільця L;

(2) будь-який  елемент a з L можна подати у  вигляді

a=a0+a1u+ … +anun, де a0, a1,…, an ÎK.

Запис L= K[u] означає, що кільце L є просте розширення кільця K за допомогою елемента u.

У цьому випадку  основну множину кільця L позначають також через К[u], L=K[u]

Означення. Кільце L=K[u] називається простим трансцендентним розширенням кільця K, якщо виконується наступна умова:

(3) для будь-яких  елементів a0, a1,…, an множини К з рівності a0+a1u+ … +anun=0 випливають рівності a0=0, a1=0,…, an=0.

Якщо L=K[u] – просте розширення кільця K с допомогою u і u задовольняє умовам (3), то елемент u називається трансцендентним відносно K.

Якщо K[u] – просте трансцендентне розширення кільця K за допомогою u, то кільце K[u] називається також кільцем поліномів від u над K, а елементи кільця K[u] – поліномами від u над K чи поліномами над K.

Твердження. Нехай K[u] – просте трансцендентне розширення кільця K за допомогою u. Тоді для будь-якого елемента а кільця K[u], якщо а=a0+a1u+ … +anun і а=0+1u+ … +nun, де ai, iÎK, то ai=i,

то ai=i для i=1,2,…, n.

Доведення.

Якщо

а=a0+a1u+ … +anun=0+1u+ … +nun (ai, iÎK),

то a0a0¢+(a1a1¢) u+ … +(anan¢) un=0.

За умовою, елемент u являється трансцендентним  відносно K. Тому з (1) випливають рівності aіaі¢=0 і aі=aі ¢ для і=0,1,…, n.

Доведено.

 

Задачі

№1

Перевіримо, чи є кільцем множина К всіх многочленів з кільця Z[x], в яких вільний член ділиться на 5.

Розв’язання.

Нехай f(x)=anxn+ … +a1x+5a0,

g(x)=bmxm+ … +b1x+5b0, m³n.

Тоді

f(x)+g(x)=bmxm+ … +(an+bn) xn+ … +(a1+b1) x+(5a0+5b0)=bmxm+ … +(an+bn) xn+ … + +(a1+b1) x+5 (a0+b0),

f(x) – g(x)=(–bm) xm+ … +(an–bn) xn+ … +(a1–b1) x+5 (a0–b0),

f(x)·g(x)=anbmxn+m+ … +(5a1b0+5a0b1)+5·5a0b0.

Це  означає, що f(x)+g(x), f(x) – g(x) і f(x)·g(x) також є елементами множини К. Отже, К є підкільцем кільця Z[x].

Відповідь: Множина К утворює кільце.

 

№2

Довести, що для кожного многочлена f(x) з  кільця Z[x] і для будь–яких цілих  чисел a і b число f (a+ )+f (a– ) є цілим.

Доведення.

Многочлени f (a+ ) та f (a– ) мають такий вигляд

f (a+ ) =an(a+ )n+ … +a1(a+ )+a0,

f (a– ) =an(a– )n+ … +a1(a– )+a0.

Коли  ми будемо додавати f (a+ )+f (a– ) і підносити до степеня, то всі знищаться і залишаться лише цілі числа. Ми прийшли до того, що нам потрібно довести.

Доведено.

 

3.2.2 Факторіальність кільця поліномів

Теорема. Якщо кільце К факторіальне, то і кільце поліномів К[x] факторіальне.

Доведення.

Нехай К – факторіальне кільце. Доведемо, що будь-який відмінний від нуля необоротний елемент кільця К[x] однозначно з точністю до порядку співмножників і оборотних множників розкладемо в добуток простих множників в K[x]. Спочатку доведемо можливість розкладання на прості множники. Нехай f – довільний ненульовий поліном з K[х]. Якщо f – поліном нульового ступеня, то fÎК. Оскільки кільце K факторіальне, поліном f можна подати у вигляді добутку простих множників у К і, значить, у К[x].Припустимо, що deg f =n>0, і всякий поліном, ступінь якого менше n, розкладемо в добуток простих множників. Нехай

(1) f=dg(x),

де dÎK, g(x) – поліном позитивного степеня, примітивний в К[х]. Якщо поліном g незвідний над К, то, розкладаючи в (1) множник а на прості множники, одержимо розкладання f на прості множники. Якщо ж поліном g(х) звідний в К[х], то його можна подати у вигляді добутку двох поліномів позитивного степеня, меншого, ніж n: g(x)=h(x)j(x).По індуктивному припущенню, h(х) і j(х) можна подати у вигляді добутку простих множників у К[x]. Отже, g, а в силу (1) і f також можна подати у вигляді добутку простих множників.

Доведемо  єдиність розкладу. Нехай дані будь-які  два розклади f на прості множники в K[x]:

(2) f=p1…pkq1…qs=p1¢…pr¢q1¢…qt¢,

Информация о работе Факторіальні кільця та їх застосування