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1,环
环的定义
环的例子
环的性质
4,半环
1,环
环的定义
环是具备相关定义且遵循相关公理的集合。它必须定义下面三项运算及两个常量:
并遵循下面几条公理:
环的例子
- 整数,即全体整数和加法乘法构成的环
- 带有实系数的n×n矩阵
- 高斯整数(实部和虚部都是整数的复数)
- 整系数多项式
环的性质
(1)每个环都是加法群,而由于所有的加法群均为阿贝尔群,因此,每个环也都是阿贝尔群。
(2)可逆元素
对于环中的元素x来说,如果可以找到符合下列等式的元素x^-1,那么x就是可逆的
每个环都至少包含一个可以逆元素,也就是1。有些环可能会有多个可逆元素,例如整数环Z,就有1与-1这两个可逆元素。
环中的可逆元素,称为该环的单位(又称可逆元)
(3)环的可逆元在乘法之下闭合(也就是说,两个可逆元的乘积,依然是可逆元)
2,交换环和非交换环
如果环遵循xy=yx这一公理,那么它就是交换环,否则就是非交换环。
非交换环通常来自线性代数领域,如带有实系数的n×n矩阵,
代数整数环、高斯整数、整系数多项式都是交换环。
这两种环分别衍生出抽象代数的两个分支,也就是交换代数及非交换代数。
3,零因子、整环
环中的元素x若满足x≠0,且能找到y≠0,使得xy=0,则称为零因子。
例如,在整数模6的剩余类环Z6中,2与3就是零因子。
不含零因子的交换环,称为整环。
整环的例子:
- 整数
- 高斯整数
- 整系数多项式
4,半环
半环是具备相关定义且遵循相关公理的集合。它必须定义有下列两种运算及两个常量:
并遵循下列几条公理:
半环比环少一个运算,少一条公理。
5,半环的应用举例——社交网络
社交网络中,著名的六度空间理论(有人提出现在已经是四度了),用矩阵表示就是:
假设地球有70亿人,那么我们制作一个70亿行70亿列的0-1矩阵A,那么A^6一定是一个所有元素都是1的矩阵。
而且在矩阵相乘的过程中,我们可以找到一个人到另外一个人的最短相识链(链的长度最少是1最多是6)
6,欧几里得整环
如果E满足下列三项条件,那么它就是欧几里得整环:
E是整环
E具备求商(quotient)及求余(remainder)操作,并满足:
E具有非负的范数||x||:E→N,并满足:
注:上面这2个并满足的条件,其实只是对文字内容做解释而已,并不是额外条件。此处的“范数”,对于整数来说,它指的是绝对值,对于多项式来说,它指的是次数,而对于高斯整数来说,它指的则是该数作为复数所具备的范数。然而无论它具体指的是什么,其重要之处都在于:它能够与自然数相对应,并且会在计算余数的过程中逐渐减小并归零。
欧几里得算法的适用领域是欧几里得整环。
我们把欧几里得算法从整数推广到欧几里得整环的过程中,可以看出一条重要原则:
如果想令算法变得通用,那就别增加额外的机制,而是应该去除各种约束,从而将算法的本质凸显出来。