交换代数/主理想整环与唯一分解整环
外观
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A
[编辑]- 交换环(Commutative ring) - 一种环,其乘法满足交换律,即對所有元素a,b有ab = ba。主理想整环与唯一分解整环一般都假定為含單位元的交换环。
- 整环(Integral domain) - 一個交换环,其中ab = 0 蕴含a = 0或b = 0,即沒有非零零因子。主理想整环與唯一分解整环都是整环的特殊情形。
- 理想(Ideal) - 环中的一個加法子群I,滿足RI ⊆ I且IR ⊆ I。在交换代数中,用理想刻画代数子結構與代数幾何中的代数集合。
- 主理想(Principal ideal) - 由單一元素生成的理想。若a在環R中,主理想寫作(a) = \{ra : r \in R\}。
- 主理想整环(Principal ideal domain, PID) - 一個整环,其中每個理想都是主理想。典型例子是整數環\mathbb{Z}與一元多項式環k[x]。
- 伴随多项式(Annulator) - 在模論中,給定模M與元素m∈M,其零化子Ann(m) = \{ r∈R : rm = 0 \}是環R的一個理想,主理想整环上常用來分析結構。
B
[编辑]- 基(基底, Basis) - 對向量空間或自由模而言,基是能生成整個空間且線性獨立的一組元素。PID上有限生成模總能分解為循環模直和,此時選擇合適的基是研究結構的關鍵。
- 分解(Decomposition) - 將一個數或元素寫成若干不可約元素的乘積。UFD中分解存在且在排列與單位元意義下唯一。
- 貝祖等式(Bézout's identity) - 在整數或多项式環中,對任意元素a,b存在x,y使ax+by = d,其中d為a,b的最大公因數。在PID中,「最大公因數可寫為線性組合」是重要性質。
C
[编辑]- 最大公因數(Greatest common divisor, gcd) - 在整环中,能同時整除a,b且在整除關係下最大的元素(只定義到單位元)。在UFD中任意兩個非零元素都有gcd,並可利用其素因子分解定義。
- 整除(Divisibility) - 若a,b為整环R中元素,存在c∈R使b = ac時稱a整除b,寫作a\mid b。UFD與PID的許多性質均以整除關係表述。
- 环(Ring) - 配備兩種運算(加與乘)的代數結構,加法構成阿貝爾群,乘法封閉且分配律成立。交換代數研究主要聚焦於交換環。
D
[编辑]- 單位元(Unit, Invertible element) - 在環R中,若存在v∈R使uv = vu = 1,則稱u為單位元。唯一分解整环中的「唯一」只在排列與乘上單位元的意義下成立。
- 整闭(Dedekind-finite / Integrally closed 的一部分語境) - 在討論UFD與更一般的整环時,常考慮整閉性,意即環在其分式域中包含所有對其整的元素;UFD一定是整閉整环。
- 戴德金整环(Dedekind domain) - 一類在數論與代數幾何中重要的整环,雖不一定是UFD,但其每個非零真理想皆唯一分解為極大理想的乘積。
E
[编辑]- 歐幾里得整环(Euclidean domain) - 在整环R上存在一個「度量」δ,使得能進行歐幾里得算法。每個歐幾里得整环都是主理想整环,進而是唯一分解整环。
- 歐幾里得算法(Euclidean algorithm) - 用於計算兩個元素的gcd的演算法,在\mathbb{Z}和k[x]中最為常見。其存在依賴於環具有歐幾里得結構。
F
[编辑]- 分式域(Field of fractions) - 對整环R,可以構造一個最小的域,其中R嵌入其中,而R中非零元素皆在此變為可逆。研究UFD性質時常在其分式域中考察「整性」。
- 素理想(Prime ideal) - 若理想\mathfrak{p}滿足:若ab∈\mathfrak{p}則a∈\mathfrak{p}或b∈\mathfrak{p},則稱為素理想。整环R的零理想為素理想當且僅當R為整环。
- 分解定理(Factorization theorem) - 在UFD中,任意非零非單位元都可以唯一分解為有限個不可約元素的乘積,此即分解定理。
G
[编辑]- 理想分解(Ideal factorization) - 即把一個理想寫成若干素理想的乘積。雖然一般整环未必為UFD,但在某些環(如戴德金整环)中,理想仍具有唯一的素理想分解性。
- 生成元(Generator) - 若理想I可寫成I = (a_1,\dots,a_n),則稱a_1,\dots,a_n為其生成元。在主理想整环中,每個理想都有單一生成元,故稱為「主」理想。
H
[编辑]- 同构(Isomorphism) - 在環與模的範疇中,同构是保留結構的雙射。對PID上的有限生成模存在分類定理,給出其與一些標準形模之間的同构。
- 同态(Homomorphism) - 保留環或模運算的映射。主理想整环與UFD上的同态常用來把問題轉化為更熟悉的環中研究。
I
[编辑]- 不可约元素(Irreducible element) - 非零、非單位元p,若對任意分解p = ab,必有a或b為單位元,則稱p不可約。UFD的定義正是以不可約元素的唯一分解為核心。
- 理想類群(Ideal class group) - 衡量一個整环偏離UFD程度的重要代數對象。若整环的理想類群為平凡群,則該環為UFD。
J
[编辑]- 雅可比根(Jacobson radical) - 環中所有極大理想的交集。在交換代數中用來描述環的「接近局部化」或「模結構」的某些性質,雖然在PID/UFD的討論中不是主角,但常出現在更進一步的研究中。
K
[编辑]- 域(Field, 常記作 K) - 一種特殊的交換環,每個非零元素皆可逆。多項式環K[x]是最重要的例子之一,既是歐幾里得整环,也是PID和UFD。
- 分圓域(Cyclotomic field) - 由一個原始n次單位根生成的數域。其整數環不一定是UFD,研究其理想分解與類群是代数數論的核心問題之一。
L
[编辑]- 局部化(Localization) - 給定環R與乘法閉集S,可構造局部化S^{-1}R,在其中S中元素變為可逆。局部化常用來「放大」某個素理想附近的性質,例如研究UFD在局部化後是否仍保持UFD。
- 列中模分解(Structure theorem) - 在PID上有限生成模可寫成若干循環模直和的結構定理,是線性代數中「Jordan標準形」「Smith標準形」的抽象版本。
M
[编辑]- 極大理想(Maximal ideal) - 真理想\mathfrak{m},其上嚴格包含的真理想只有自身。商環R/\mathfrak{m}必為域。對整环而言,素理想與極大理想的關係決定了其代數與幾何結構。
- 模(Module) - 對環的一種「向量空間」般的概括。PID上的有限生成模分類是主理想整环最重要的應用之一。
N
[编辑]- 諾特環(Noetherian ring) - 每個理想升鏈穩定終止的環。PID一定是諾特環,而許多關於UFD的性質也常在諾特假設下討論。
- 數域(Number field) - 有限生成的有理數域擴張。其整數環一般不是UFD,但為戴德金整环,可藉由理想分解部分恢復唯一分解。
O
[编辑]- 代數整數(Algebraic integer) - 在數域中,滿足係數為整數的首一多項式的根。其全體在加與乘下構成一個整环,稱為該數域的整數環,研究其是否為UFD是數論中的基本問題。
P
[编辑]- 主理想整环(Principal ideal domain, PID) - 每個理想均由單一元素生成的整环。PID具有良好的分解與模分類性質,是介於一般整环與歐幾里得整环之間的重要類別。
- 素元(Prime element) - 非零、非單位元p,若p\mid ab則p\mid a或p\mid b。在UFD中,素元與不可約元素等價,這一點對建立唯一分解至關重要。
Q
[编辑]- 有理數域( field of rational numbers, \mathbb{Q}) - 整數環\mathbb{Z}的分式域,是最基本的數域例子。\mathbb{Z}作為PID與UFD,其性質經常被用作更一般整环的模型。
R
[编辑]- 環(Ring) - 交換代數的基礎對象,研究諸如PID、UFD、諾特環等特殊類別,以理解代數結構與幾何對象之間的對應。
- 剩餘類環(Quotient ring) - 對環R與理想I,商環R/I是把I「視為零」後得到的新環。通過適當選擇I,可以構造出域、局部環等結構。
S
[编辑]- 唯一分解整环(Uniquely factorization domain, UFD) - 一個整环,其中每個非零非單位元都能寫成有限個不可約元素的乘積,且此分解在排列與單位元意義下唯一。PID皆為UFD,但反之不然。
- Smith標準形(Smith normal form) - 針對整數矩陣或PID上矩陣的標準形,反映了對應模的分解情況,是研究線性變換和有限生成模結構的重要工具。
T
[编辑]- 特徵(Characteristic) - 環中1+1+\cdots+1(有限次)若得到0,則其次數為特徵;否則特徵為零。PID和UFD多出現在特徵為零或素數特徵的情況中。
- 張量積(Tensor product) - 模之間的一種基本構造,用於在不同環之間轉移結構與性質。PID上的張量積計算較為簡單,因為模的結構已被良好分類。
U
[编辑]- UFD(Uniquely factorization domain) - 見「唯一分解整环」。此類整环使得「素因子分解」概念得以推廣至多項式與其他數論環中。
- 單位(Unit) - 見「單位元」。在UFD的分解中,單位元往往被忽略或歸入「±1」這類因子中。
V
[编辑]- 賦值(Valuation) - 將整环或數域中的元素映到有序群,用以衡量「可除性」或「零點階數」。在研究UFD與理想分解時,賦值提供了一種量化工具。
- 範數(Norm) - 對數域或其整數環元素給出一個整數值函數,與因式分解及理想分解密切相關。某些「範數條件」可用來判斷UFD性。
W
[编辑]- Weil群/Weil除子(Weil divisor) - 在代數幾何與數論中,用形式線性組合記錄素因子或素理想的「幂次」。在一般整环中,將元素的因式分解推廣為「除子的分解」,可部分替代UFD性。
- Witt向量(Witt vectors) - 用於構造帶有特定p進結構的環。雖然不直接等同於PID/UFD,但在研究p進整數環與其因子分解時經常出現。
X
[编辑]- 形式冪級數環(Formal power series ring) - 記作Rx,其元素為無窮多項式。在某些條件下,若R為UFD,則Rx也保留若干分解性質,但一般情況須謹慎處理。
Y
[编辑]- Yang–Mills結構(類比) - 雖主要出現在數學物理與微分幾何中,但在抽象代数視角下,也涉及某些環與模上的結構;此處僅作為跨領域延伸方向的提示。
Z
[编辑]- 整數環(Ring of integers) - 一般指\mathbb{Z}或數域中的代數整數環。\mathbb{Z}既是PID又是UFD,是研究主理想整环與唯一分解整环的典型模型。
- 零因子(Zero divisor) - 在環中非零元素a,若存在非零b使ab=0,則稱為零因子。UFD與PID都要求環為整环,因此不允許非零零因子存在。