理想 (环论)

✍ dations ◷ 2025-04-03 13:09:48 #抽象代数,理想

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理想(Ideal)是一个环论中的概念。若某环之一子集与原先的加法自成一群,且该子环内所有元素与原环之元素相乘的结果均在其内,则称其为原环的理想。通俗地说,一环的理想在加法上成群且在乘法上表现如同一个黑洞。理想把整数的某些子集,例如偶数或3的倍数组成的集合给一般化了。两个偶数相加或相减结果仍是偶数,偶数与任意整数相乘的结果也仍是偶数;这些闭包和吸收的性质正是理想的定义。理想可以被用来构造商环,这类似于在群论里,正规子群可以被用来构造商群。

环(R,+,·),已知(R, +)是阿贝尔群。R的子集I称为R的一个右理想,若I满足:

类似地,I称为R的左理想,若以下条件成立:

若I既是R的右理想,也是R的左理想,则称I为R的双边理想,简称R上的理想。

如果 A {\displaystyle A} 是环 R {\displaystyle R} 的一个非空子集,令 A = R A + A R + R A R + Z A {\displaystyle \left\langle A\right\rangle =RA+AR+RAR+\mathbb {Z} A} , 其中

Z A = { i = 1 n m i a i : m i Z , a i A , n 1 } ; {\displaystyle \mathbb {Z} A=\left\{\sum _{i=1}^{n}m_{i}a_{i}:m_{i}\in \mathbb {Z} ,\,a_{i}\in A,\,n\geq 1\right\};}

R A = { i = 1 n r i a i : r i R , a i A , n 1 } ; {\displaystyle RA=\left\{\sum _{i=1}^{n}r_{i}a_{i}:r_{i}\in R,\,a_{i}\in A,\,n\geq 1\right\};}

A R = { i = 1 n a i r i : r i R , a i A , n 1 } ; {\displaystyle AR=\left\{\sum _{i=1}^{n}a_{i}r_{i}:r_{i}\in R,\,a_{i}\in A,\,n\geq 1\right\};}

R A R = { i = 1 n r i a i r i : r i , r i R , a i A , n 1 } , {\displaystyle RAR=\left\{\sum _{i=1}^{n}r_{i}a_{i}r_{i}':r_{i},r_{i}'\in R,\,a_{i}\in A,\,n\geq 1\right\},}

A {\displaystyle \left\langle A\right\rangle } 是环 R {\displaystyle R} 的理想,这个理想称为 R {\displaystyle R} 中由 A {\displaystyle A} 生成的理想, A {\displaystyle A} 称为生成元集。同群的生成子群类似, A {\displaystyle \left\langle A\right\rangle } R {\displaystyle R} 中所有包含 A {\displaystyle A} 的理想的交,因此是 R {\displaystyle R} 中包含 A {\displaystyle A} 的最小理想。下面是生成理想的几种特殊情况:

设集合A = {a1,a2,...,an},则记<A> = <a1,a2,...,an>,称 A {\displaystyle \left\langle A\right\rangle } 是有限生成理想。特别当 A = { a } {\displaystyle A=\left\{a\right\}} 是单元素集时,称 A = a {\displaystyle \left\langle A\right\rangle =\left\langle a\right\rangle } 为环R的主理想。注意 { a } {\displaystyle \left\{a\right\}} 作为生成元一般不是唯一的,如 a = a {\displaystyle \left\langle a\right\rangle =\left\langle -a\right\rangle } a {\displaystyle \left\langle a\right\rangle } 的一般形式是:

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