整合了《F_8,F_256,C++多项式类与有限域、有限环的构造》、《5种8阶群、4种6阶环、11种4阶环、52种8阶环的C++程序实现(20140424-20140523)》、《有限环不变量的C++程序计算(20151130)》这几篇日志。
按:笔者写这篇文章的目的是为环论的学习提供丰富有趣的有限环例子,并删除《八元域F_8的C++实现》这篇日志。
20151213、20151215添加:
R8_51=F_2[x]/(x^3+x^2+x)=F_2[x]/(x^3+1)=F_2[x,y]/(x^3+1,y+1)=F_2[x,y]/(x^3+1,y)
R8_52=F_2[x]/(x^3+x+1)=F_2[x]/(x^3+x^2+1)=F_2[x,y]/(x^3+x+1,y)=F_2[x,y]/(x^3+x^2+1,y)
R8_48:=DirectSum(SmallRing(4,9),SmallRing(2,2))=F_2[x]/(x^3+x^2)=F_2[x]/(x^3+x)=F_2[x,y]/(x^3+x^2,y)
R4_9=F2+uF2=F_2[x,y]/(x^2+1,y+1)=F_2[x,y]/(x^2+1,y)=F_2[x,y,z]/(x+1,y,z^2+1)
R4_11=F_2[x,y]/(x^2+x+1,y)
R2_2=F_2=F_2[x,y]/(x+1,y+1)
剩余类环Z/8Z=R8_3是局部环
gap> R8_3:=SmallRing(8,3);;CR:=Center(R8_3);;Size(CR);One(R8_3)<>fail;M:=Ideals(R8_3);;Print(List(M,Size),"\n");ShowMultiplicationTable(M[3]);
8
true
[ 1, 2, 4, 8 ]
* | 0*a 2*a 4*a 6*a
----+----------------
0*a | 0*a 0*a 0*a 0*a
2*a | 0*a 4*a 0*a 4*a
4*a | 0*a 0*a 0*a 0*a
6*a | 0*a 4*a 0*a 4*a
gap> R4:=R8_3/M[3];ShowMultiplicationTable(R4);
<ring with 1 generators>
* | 0*q1 q1 2*q1 -q1
-----+--------------------
0*q1 | 0*q1 0*q1 0*q1 0*q1
q1 | 0*q1 q1 2*q1 -q1
2*q1 | 0*q1 2*q1 0*q1 2*q1
-q1 | 0*q1 -q1 2*q1 q1
gap>L:=Elements(R8_3);;n1:=0;;for i1 in L do if InverseMutable(i1)=fail then n1:=n1+1;fi;od;n2:=0;;for i2 in L do if IsIdempotent(i2) then n2:=n2+1;fi;od;n3:=0;;for i3 in L do if IsOne(i3) then n3:=n3+1;fi;od;n4:=0;;for i4 in L do if IsZero(i4)=false and i4^2=Zero(R8_3) then n4:=n4+1;fi;od;n5:=0;;for i5 in L do if IsZero(i5)=false and i5^3=Zero(R8_3) then n5:=n5+1;fi;od;n6:=0;;for i6 in L do for j6 in L do if IsZero(i6*j6) then n6:=n6+1;fi;od;od;Print("不可逆元个数n1=",n1,",幂等元个数n2=",n2,",特征:",Characteristic(R8_3),",是否交换:",IsAbelian(R8_3),",是否有幺元=",n3=1,",2次幂零元个数n4=",n4,",2~3次幂零元个数n5=",n5,",零乘个数n6=",n6,"\n");n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("零因子个数n7=",n7);
不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=20,零因子个数n7=3
gap> R:=ZmodnZ(8);L:=Elements(R);Size(R);n1:=0;;for i1 in L do if InverseMutable(i1)=fail then n1:=n1+1;fi;od;n2:=0;;for i2 in L do if IsIdempotent(i2) then n2:=n2+1;fi;od;n3:=0;;for i3 in L do if IsOne(i3) then n3:=n3+1;fi;od;n4:=0;;for i4 in L do if IsZero(i4)=false and i4^2=Zero(R) then n4:=n4+1;fi;od;n5:=0;;for i5 in L do if IsZero(i5)=false and i5^3=Zero(R) then n5:=n5+1;fi;od;n6:=0;;for i6 in L do for j6 in L do if IsZero(i6*j6) then n6:=n6+1;fi;od;od;Print("不可逆元个 数n1=",n1,",幂等元个数n2=",n2,",特征:",Characteristic(R),",是否交换:",IsAbelian(R),",是否有幺元=",n3=1,",2次幂零元个数n4=",n4,",2~3次幂零元个数n5=",n5,",零乘个数n6=",n6,"\n");n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("零因子个数n7=",n7);
(Integers mod 8)
[ ZmodnZObj( 0, 8 ), ZmodnZObj( 1, 8 ), ZmodnZObj( 2, 8 ), ZmodnZObj( 3, 8 ), ZmodnZObj( 4, 8 ), ZmodnZObj( 5, 8 ),
ZmodnZObj( 6, 8 ), ZmodnZObj( 7, 8 ) ]
8
不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=20,零因子个数n7=3
gap> R:=RingByGenerators([ZmodnZObj(2,8)]);;Size(R);ShowMultiplicationTable(R);
4
* | ZnZ(0,8) ZnZ(2,8) ZnZ(4,8) ZnZ(6,8)
---------+------------------------------------
ZnZ(0,8) | ZnZ(0,8) ZnZ(0,8) ZnZ(0,8) ZnZ(0,8)
ZnZ(2,8) | ZnZ(0,8) ZnZ(4,8) ZnZ(0,8) ZnZ(4,8)
ZnZ(4,8) | ZnZ(0,8) ZnZ(0,8) ZnZ(0,8) ZnZ(0,8)
ZnZ(6,8) | ZnZ(0,8) ZnZ(4,8) ZnZ(0,8) ZnZ(4,8)
命题:环R是一个体,当且仅当R中的理想只有(0)和R本身。
环R的素理想定义为满足下面条件的理想p:
1)1!∈p
2)如果 a!∈p, b!∈p, 则 ab!∈p。这个条件的逆否也经常用到,即如果 ab∈p,则a或者b中肯定有一个已经是p的元。
这两个条件也可以合起来写成,R\p是一个乘法系。
整环->正规局部环
半局部环[R中仅有有限个极大理想]->局部环->域,局部环->赋值环
Wolfgang Krull于1938年引入的局部环[只有一个极大理想的环/交换含幺环]的概念,称之为Stellenringe,英译local ring源自扎里斯基。
例子:4阶环R4_10是交换幺环,但不是局部环[有2个极大理想]。R4_10是主理想环PIR,但不是主理想整环PID。
在任何环R中,极大理想是一个理想M,它是R的所有真理想的集合中的极大元,也就是说,M包含在R的正好两个理想内,即M本身和整个环R。每一个极大理想实际上是素理想;在主理想整环中,每一个非零的素理想都是极大的,但这一般不成立。
gap> R4_10:=DirectSum(GF(2),GF(2));;Size(R4_10);IsRing(R4_10);L:=Elements(R4_10);;n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("零因子个数n7=",n7);
4
true
零因子个数n7=2
gap> x:=Indeterminate(GF(2),"x");;R:=PolynomialRing(GF(2),1);;poly:=x^2+x;;IsIrreducibleRingElement(R,poly);Degree(poly);;Factors(poly);;I:=IdealByGenerators(R,[poly]);;R4_10:=R/I;;Size(R4_10);IsRing(R4_10);L:=Elements(R4_10);;n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print(" 零因子个数n7=",n7);
false
4
true
零因子个数n7=2
gap> R4_10:=SmallRing(4,10);Characteristic(R4_10);M:=Ideals(R4_10);;Print(List(M,Size),"\n");
<ring with 2 generators>
2
[ 1, 2, 2, 4 ]
Z/4Z是局部环,极大理想是M_2,(Z/4Z)/M_2=F_2。
gap> R4_3:=SmallRing(4,3);M:=Ideals(R4_3);List(M,Size);
<ring with 1 generators>
[ <ring with 1 generators>, <ring with 1 generators>, <ring with 1 generators> ]
[ 1, 2, 4 ]
gap> ShowMultiplicationTable(M[2]);
* | 0*a 2*a
----+--------
0*a | 0*a 0*a
2*a | 0*a 0*a
gap> R2:=R4_3/M[2];
<ring with 1 generators>
gap> ShowMultiplicationTable(R2);
* | 0*q1 q1
-----+----------
0*q1 | 0*q1 0*q1
q1 | 0*q1 q1
gap> R4_3:=RingByGenerators([ZmodnZObj(1,4)]);M2:=RingByGenerators([ZmodnZObj(2,4)]);;Size(M2);L:=Elements(M2);ShowMultiplicationTable(M2);
<ring with 1 generators>
2
[ ZmodnZObj( 0, 4 ), ZmodnZObj( 2, 4 ) ]
* | ZnZ(0,4) ZnZ(2,4)
---------+------------------
ZnZ(0,4) | ZnZ(0,4) ZnZ(0,4)
ZnZ(2,4) | ZnZ(0,4) ZnZ(0,4)
20151130添加:
void printRingStruct(int* a,int n)
{
int n2=IdempotentNum(a,n);
bool bRet=IsAbelian(a,n);
printf("是否交换:%s,",bRet?"true":"false");
int n3=One(a,n);
printf("是否有幺元=%s,",(n3>-1)?"true":"false");
int n4=Nil2Num(a,n);
int n5=Nil3Num(a,n);
int n6=ZeroNum(a,n,n);
int n7=ZeroFactorNum(a,n);
}
int g_F8Mul[8][8]={
//x/ (0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
/*(0) */{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
/*(1) */{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},
/*(2) */{0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 1},
/*(3) */{0, 3, 4, 5, 6, 7, 1, 2},
/*(4) */{0, 4, 5, 6, 7, 1, 2, 3},
/*(5) */{0, 5, 6, 7, 1, 2, 3, 4},
/*(6) */{0, 6, 7, 1, 2, 3, 4, 5},
/*(7) */{0, 7, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
};
int g_R8_C2C2C2_28_R1_Mul[8][8]={
{0,0,0,0,0,0,0,0},
{0,1,2,3,4,5,6,7},
{0,2,0,2,0,2,0,2},
{0,3,2,1,4,7,6,5},
{0,4,0,4,0,4,0,4},
{0,5,2,7,4,1,6,3},
{0,6,0,6,0,6,0,6},
{0,7,2,5,4,3,6,1}
};
g_F8Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=15,零因子个数n7=0,
g_R8_C2C2C2_28_R1_Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=24,零因子个数n7=3,
g_R8_C2C2C2_28_R2_Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:false,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=20,零因子个数n7=3,
g_R8_C2C2C2_28_R3_Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=22,零因子个数n7=5,
g_R8_C2C2C2_28_1Mul:幂等元个数n2=8,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=29,零因子个数n7=6,
g_R8_C2C2C2_28_2Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=24,零因子个数n7=3,
g_R8_C2C2C2_28_3Mul:幂等元个数n2=6,是否交换:false,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=26,零因子个数n7=5,
g_Z8Mul:幂等元个数n2=2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=20,零因子个数n7=3,
g_C8R2Mul:幂等元个数n2=1,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=32,零因子个数n7=7,
g_C8R4Mul:幂等元个数n2=1,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=48,零因子个数n7=7,
张秋红:有限环上线性码的结构性质的研究
http://www.doc88.com/p-4724130502619.html
R4_9=环F_2+uF_2=F_2[u]/(u^2)分享了R4_3=环Z/4Z与R4_11=域F_4的一些良好性质。
i=3,不可逆元个数n1=2,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=8,零因子个数n7=1
i=9,不可逆元个数n1=2,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=8,零因子个数n7=1
i=10,不可逆元个数n1=3,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=9,零因子个数n7=2
i=11,不可逆元个数n1=1,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=7,零因子个数n7=0
定理:4阶的交换幺环在同构意义下只有4个:
R4_11=域F_4=ring 22.u.3(特征为2,是V的强抽象,无零因子)、
R4_10=环F2+vF2=ring 22.u.1=(特征为2,是V的强抽象,有零因子,4个幂等元0,1,v,1+v)、
R4_9=F2+uF2=ring 22.u.2(特征为2,是V的强抽象,有零因子,2个幂等元,是介于环Z_4与域F_4之间的一种4阶素环、局部环)
R4_3=Z/4Z=ring 4.u.1(特征为4,是C_4的强抽象,有零因子)
推论:
=>特征为2(即R^+=V)的4阶有零因子交换幺环有2个:R4_10=环F_2+vF_2、R4_9=F_2+uF_2。
gap> for i in [1..11] do R:=SmallRing(4,i);CR:=Center(R);Print("i=",i,",中心:",Size(CR),",",One(R)<>fail,",");IsRing(CR);IsSubset(R,CR);M:=Ideals(R);;L1:=Length(M);;Print(List(M,Size),",极大理想:",Size(M[L1-1]),",",One(M[L1-1])<>fail,"\n");od;
i=1,中心:4,false,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=2,中心:4,false,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=3,中心:4,true,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=4,中心:4,false,[ 1, 2, 2, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=5,中心:4,false,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=6,中心:4,false,[ 1, 2, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=7,中心:1,false,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=8,中心:1,false,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=9,中心:4,true,[ 1, 2, 4 ],极大理想:2,false
i=10,中心:4,true,[ 1, 2, 2, 4 ],极大理想:2,true
i=11,中心:4,true,[ 1, 4 ],极大理想:1,true
gap> R:=SmallRing(4,10);;M:=Ideals(R);;L1:=Length(M);;Size(M[L1-2]);One(M[L1-2])<>fail;Size(M[L1-1]);One(M[L1-1])<>fail;
2
true
2
true
20151126:由局部环的定义可知,R4_3、R4_9、R4_11分别有1个同构于R2_1、R2_1、R2_2=F_2的极大理想,它们都是局部环;R4_10有2个同构于R2_2=F_2的极大理想,它不是局部环。
所以4阶局部环只有3个。
gap> R:=SmallRing(4,9);;M:=Ideals(R);;L1:=Length(M);;Size(M[L1-2]);One(M[L1-2])<>fail;Size(M[L1-1]);One(M[L1-1])<>fail;
1
true
2
false
gap> Elements(M[L1-1]);
[ 0*a, a+b ]
gap> ShowAdditionTable(M[L1-1]);
+ | 0*a a+b
----+--------
0*a | 0*a a+b
a+b | a+b 0*a
gap> ShowMultiplicationTable(M[L1-1]);
* | 0*a a+b
----+--------
0*a | 0*a 0*a
a+b | 0*a 0*a
20151203添加:
4阶伽罗瓦环仅有2个:R4_11=F_4=F_2[x]/(x^2+x+1)=GR(2,2),R4_3=Z/(4)=Z/(4)[x]/(x)=GR(4,1)。
8阶伽罗瓦环仅有2个:R8_52=F_8=F_2[x]/(x^3+x+1)=GR(2,3),R8_3=Z/(8)=Z/(8)[x]/(x)=GR(8,1)。
设q=p^r,f是F_q[x]上r次不可约多项式。伽罗瓦环GR((p^r)^m,p^m)=F_q[x]/(f)包括有限域GR(q=p^r,p)=F_q和剩余类环GR(p^m,p^m)=Z/(p^m)=F_p^m[x]/(x),不是有限域的伽罗瓦环叫做真伽罗瓦环(proper Galois ring),最小的既不是有限域又不是剩余类环的伽罗瓦环GR(q^m,p^m)是16阶环GR(16,4)=F_4[x]/(f)。
定义:若对环R上任意一个理想A都有A^2=A,即R上任意理想都为幂等理想,则称R为一个弱布尔环。
定理:设R为单幺环,则R为弱布尔环。
F_2是单环,只有零理想和它自身——单位理想F_2,又F_2中有幺元1,因此F_2F_2=F_2,00=0,即F_2^2=F_2和0^2=0,所以F_2是弱布尔环。
定理:布尔环一定是弱布尔环,但反之则不一定成立。
体K上的全矩阵环K_n是单幺环,所以是一个弱布尔环,但显然不是布尔环,因为许多矩阵的2次方不可能都等于它自己。
定理:2阶以上零环不是弱布尔环。
定义:若对环R上任意的一个理想A,有A^n=0,即R的任意理想都是幂零理想,则称R为一个幂零理想环。
R4_2=RingByGenerators([ZmodnZObj(2,8)])=(Z/8Z)的唯一一个极大理想
R4_2是一个幂零理想环。
定理:幂零理想环一定是幂零元环,反之不一定成立。
定理:零环是幂零理想环。
http://dx.doi.org/10.1090/S0002-9947-1936-1501865-8
布尔环是有零因子交换幺环。
布尔环的特征为2。a+a=2a=0
n阶布尔环有n个幂等元。a^2=a
4阶布尔环只有1个:R4_10=F_2+vF_2。没有2阶布尔环。
黄文韬:计算机代数在布尔运算系统的研究与设计中的应用http://www.docin.com/p-1330472784.html
gap> for i in [1..11] do R:=SmallRing(4,i);;M:=Ideals(R);;Print(List(M,Size),"\n");od;
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 4 ]
[ 1, 2, 2, 4 ]
[ 1, 4 ]
gap> for i in [1..52] do R:=SmallRing(8,i);;M:=Ideals(R);;Print(List(M,Size),"\n");od;
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 8 ]
[ 1, 2, 4, 8 ]
[ 1, 8 ]
gap> for i in [1..4] do R:=SmallRing(6,i);;M:=Ideals(R);;Print(List(M,Size),"\n");od;
[ 1, 2, 3, 6 ]
[ 1, 2, 3, 6 ]
[ 1, 2, 3, 6 ]
[ 1, 2, 3, 6 ]
gap> for i in [1..2] do R:=SmallRing(2,i);;M:=Ideals(R);;Print(List(M,Size),"\n");od;
[ 1, 2 ]
[ 1, 2 ]
gap> for i in [1..2] do R:=SmallRing(3,i);;M:=Ideals(R);;Print(List(M,Size),"\n");od;
[ 1, 3 ]
[ 1, 3 ]
We call I a proper ideal if it is a proper subset of R, that is, I does not equal R. The ideal R is called the unit ideal.[Lang 2005, Section III.2 ]一作非平凡理想即真理想(即{0}不是非零环的真理想。这只是一个约定,不是本质的。),平凡理想即零理想和单位理想。
定义:只有平凡理想的非零环称为单环。
定理:除环和域只有平凡理想,即它们都是单环。在一定意义下,这个定理的逆定理也成立。
定理:设R是一个阶大于1的环,并且除平凡理想外无其他左或右理想。则当R有单位元时,R为除环;当R无单位元时,R是素阶零乘环。
推论:阶大于1的可换单环必为域或素阶零乘环。
设R是一个加群,再对R中任意元素a,b规定ab=0,则R显然作成一个环,这种环称为零乘环(zero multiplication ring)。按:这是一类抽象环,例如4阶零乘环M_4有两个,可以记为M_4(M_4^+=C_4)和M_4(M_4^+=V)。
定义:一个环R可以同每一个元交换的元作成一个子环,叫作环R的中心。
定义:设I为R的子环,若对于I中任何元a(向量模元素)和R中任何元c(纯量环元素),有c·a∈I且a·c∈I,则称I为环R的理想。
显然,若R是可交换环, c·a∈I<=> a·c∈I。
定义:一个理想I{<|}R称为素理想,如果R/I是整环,并且I!=R。按:{0}∈Spec2Z,但2Z/{0}=2Z是交换无零因子无幺环,按照整环的第3个定义,2Z不是整环。分别取I=<6>,<10>,<14>,2Z∈Spec2Z,则2Z/I=Z_3,Z_5,Z_7,Z_1都是整环。
摘录自维基百科:
Prime ideals for commutative rings
An ideal P of a commutative ring R is prime if it has the following two properties:
1.whenever a, b are two elements of R such that their product ab lies in P, then a is in P or b is in P.
2.P is not equal to the whole ring R[这一条不可少:它不能是单位理想,但可以是零理想]
Prime ideals for noncommutative rings
The notion of a prime ideal can be generalized to noncommutative rings as follows. If R is a noncommutative ring and P is an ideal in R, we say that P is prime if it has the following two properties:
1.P{<}R.
2.Whenever the product AB of two ideals is contained in P, then at least one of A and B is contained in P.
定义:一个理想I{<|}R(其中I!=R)称为极大理想,如果R中除R和I外没有包含I的理想;
定义:如果一个交换幺环R有唯一的极大理想,那么称R为局部环。
一个理想I是极大的当且仅当R/I只有两个理想R/I与0,换言之R/I是域。按:这个结论不是对任意环R都成立。例如<4>是偶数环2Z的极大理想且不是素理想,2Z/<4>不是域。2Z/<4>={2k+<4>|k∈Z}中没有单位元,从而不是域,进一步不是整环,是无幺环。分别取I=<6>,<10>,<14>∈Max2Z,则2Z/I=Z_3,Z_5,Z_7都是域。<2p>(p为任意素数)是偶数环2Z的全部极大理想。偶数环2Z的全部素理想是:{0},2Z以及所有<2p>(p为任意奇素数)。2Z的素谱Spec2Z与极大谱Max2Z没有包含与被包含的关系。
极大理想都是素理想。按:这个结论不是对任意环R都成立。在无幺环中,极大理想不一定是素理想。例子同上。
有限环都是Noether环=>Z_6是Noether环。
定理:环R为Artin环(1928)<=>环R为Noether环并且dimR=0。=>Z_6是Artin环。
有限环和域是Artin环。
定理:除环R的(左或右)理想只有平凡(左或右)理想(即除环R的零理想{0}=(0)和单位理想R=(1))。
设I是R的一个理想,且不是零理想={0},则R=I。
注:理想对除环和域没有用处。
克鲁尔定理(Krull's theorem,1929):任何阶大于1的幺环至少有一个极大理想(maximal ideal),这可由与选择公理(the axiom of choice)等价的佐恩引理(Zorn's lemma)得出。Let R be a unital ring, which is not the trivial ring. Then R contains a maximal ideal.
域F<=>F是整环和除环<=>F是素单交换幺环=>{0}∈SpecF={{0}}=MaxF=>F为Noether环并且dimF=0<=>F是Artin环。
计算有限环和无限环的极大谱和素谱的例子:
MaxZ_6={Z_2={[0],[3]},Z_3={[0],[2],[4]}}=SpecZ_6={Z_2={[0],[3]},Z_3={[0],[2],[4]}}
I=Z_1、Z_6!∈MaxZ_6?=>Z_6/I=Z_6、Z_1都不是域
I=Z_1、Z_6!∈SpecZ_6??=>Z_6/I=Z_6、Z_1都不是整环。dimZ_6=0(因为Z_2!{<}Z_3)<=>Z_6中的素理想必为极大理想。
I.S.Cohen:环R为Noether环(1921)<=>R的每个理想均有限生成。
非交换环最小阶为4,同构意义下只有两个;含幺非交换环最小阶为8,且在同构意义下只有一个。
gap> for i in [1..11] do R:=SmallRing(4,i);L:=Elements(R);n1:=0;for i1 in L do if InverseMutable(i1)=fail then n1:=n1+1;fi;od;n2:=0;for i2 in L do if IsIdempotent(i2) then n2:=n2+1;fi;od;n3:=0;for i3 in L do if IsOne(i3) then n3:=n3+1;fi;od;n4:=0;for i4 in L do if IsZero(i4)=false and i4^2=Zero(R) then n4:=n4+1;fi;od;n5:=0;for i5 in L do if IsZero(i5)=false and i5^3=Zero(R) then n5:=n5+1;fi;od;n6:=0;for i6 in L do for j6 in L do if IsZero(i6*j6) then n6:=n6+1;fi;od;od;n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("i=",i,",不可逆元个数n1=",n1,",幂等元个数n2=",n2,",特征:",Characteristic(R),",是否交换:",IsAbelian(R),",是否有幺元=",n3=1,",2次幂零元个数n4=",n4,",2~3次幂零元个数n5=",n5,",零乘个数n6=",n6,",零因子个数n7=",n7,"\n");od;
i=1,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
16,零因子个数n7=3
i=2,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
12,零因子个数n7=3
i=3,不可逆元个数n1=2,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
8,零因子个数n7=1
i=4,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
16,零因子个数n7=3
i=5,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
12,零因子个数n7=3
i=6,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
12,零因子个数n7=3
i=7,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
10,零因子个数n7=1
i=8,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
10,零因子个数n7=3
i=9,不可逆元个数n1=2,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
8,零因子个数n7=1
i=10,不可逆元个数n1=3,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=
9,零因子个数n7=2
i=11,不可逆元个数n1=1,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=
7,零因子个数n7=0
20151107:对于4阶环的分类,可以减去1个环不变量n1:
gap> for i in [1..11] do R:=SmallRing(4,i);L:=Elements(R);n1:=0;for i1 in L do if InverseMutable(i1)=fail then n1:=n1+1;fi;od;n2:=0;for i2 in L do if IsIdempotent(i2) then n2:=n2+1;fi;od;n3:=0;for i3 in L do if IsOne(i3) then n3:=n3+1;fi;od;n4:=0;for i4 in L do if IsZero(i4)=false and i4^2=Zero(R) then n4:=n4+1;fi;od;n5:=0;for i5 in L do if IsZero(i5)=false and i5^3=Zero(R) then n5:=n5+1;fi;od;n6:=0;for i6 in L do for j6 in L do if IsZero(i6*j6) then n6:=n6+1;fi;od;od;n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("i=",i,",幂等元个数n2=",n2,",特征:",Characteristic(R),",是否交换:",IsAbelian(R),",是否有幺元=",n3=1,",2次幂零元个数n4=",n4,",2~3次幂零元个数n5=",n5,",零乘个数n6=",n6,",零因子个数n7=",n7,"\n");od;
i=1,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=16,零因子个数n7=3
i=2,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=12,零因子个数n7=3
i=3,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=8,零因子个数n7=1
i=4,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=16,零因子个数n7=3
i=5,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=12,零因子个数n7=3
i=6,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=12,零因子个数n7=3
i=7,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=10,零因子个数n7=1
i=8,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=10,零因子个数n7=3
i=9,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=8,零因子个数n7=1
i=10,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=9,零因子个数n7=2
i=11,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=7,零因子个数n7=0
gap> NumberSmallRings(8);
52
gap> for i in [1..52] do R:=SmallRing(8,i);L:=Elements(R);n1:=0;for i1 in L do if InverseMutable(i1)=fail then n1:=n1+1;fi;od;n2:=0;for i2 in L do if IsIdempotent(i2) then n2:=n2+1;fi;od;n3:=0;for i3 in L do if IsOne(i3) then n3:=n3+1;fi;od;n4:=0;for i4 in L do if IsZero(i4)=false and i4^2=Zero(R) then n4:=n4+1;fi;od;n5:=0;for i5 in L do if IsZero(i5)=false and i5^3=Zero(R) then n5:=n5+1;fi;od;n6:=0;for i6 in L do for j6 in L do if IsZero(i6*j6) then n6:=n6+1;fi;od;od;n7:=0;;for i7 in L do for j7 in L do if IsZero(i7)=false and IsZero(j7)=false and IsZero(i7*j7) then n7:=n7+1;break;fi;od;od;Print("i=",i,",不可逆元个数n1=",n1,",幂等元个数n2=",n2,",特征:",Characteristic(R),",是否交换:",IsAbelian(R),",是否有幺元=",n3=1,",2次幂零元个数n4=",n4,",2~3次幂零元个数n5=",n5,",零乘个数n6=",n6,",零因子个数n7=",n7,"\n");od;
i=1,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=7,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
64,零因子个数n7=7
i=2,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
32,零因子个数n7=7
i=3,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
20,零因子个数n7=3
i=4,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:8,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=5,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=7,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
64,零因子个数n7=7
i=6,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=7,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=8,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=5,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=9,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=5,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=10,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=5,2~3次幂零元个数n5=
7,零乘个数n6=48,零因子个数n7=7
i=11,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=7,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
40,零因子个数n7=7
i=12,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
40,零因子个数n7=7
i=13,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
32,零因子个数n7=7
i=14,不可逆元个数n1=6,幂等元个数n2=4,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
24,零因子个数n7=5
i=15,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=28,零因子个数n7=7
i=16,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=17,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
36,零因子个数n7=7
i=18,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=
7,零乘个数n6=40,零因子个数n7=7
i=19,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
40,零因子个数n7=7
i=20,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:4,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=28,零因子个数n7=3
i=21,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
24,零因子个数n7=3
i=22,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
20,零因子个数n7=3
i=23,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=24,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:4,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
32,零因子个数n7=7
i=25,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=7,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
64,零因子个数n7=7
i=26,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=27,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
48,零因子个数n7=7
i=28,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=5,2~3次幂零元个数n5=
7,零乘个数n6=48,零因子个数n7=7
i=29,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=40,零因子个数n7=7
i=30,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=5,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=36,零因子个数n7=3
i=31,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=7,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
40,零因子个数n7=7
i=32,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=7,零乘个数n6=
40,零因子个数n7=7
i=33,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
32,零因子个数n7=7
i=34,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=40,零因子个数n7=7
i=35,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
32,零因子个数n7=7
i=36,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=5,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=32,零因子个数n7=7
i=37,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=28,零因子个数n7=3
i=38,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
36,零因子个数n7=7
i=39,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=1,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=
7,零乘个数n6=40,零因子个数n7=7
i=40,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
36,零因子个数n7=7
i=41,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=6,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=
1,零乘个数n6=30,零因子个数n7=5
i=42,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
28,零因子个数n7=7
i=43,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=5,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=36,零因子个数n7=7
i=44,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=3,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=
3,零乘个数n6=28,零因子个数n7=7
i=45,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=3,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
24,零因子个数n7=3
i=46,不可逆元个数n1=4,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=3,零乘个数n6=
20,零因子个数n7=3
i=47,不可逆元个数n1=8,幂等元个数n2=6,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=false,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=
1,零乘个数n6=30,零因子个数n7=7
i=48,不可逆元个数n1=6,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
24,零因子个数n7=5
i=49,不可逆元个数n1=6,幂等元个数n2=6,特征:2,是否交换:false,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=1,2~3次幂零元个数n5=1,零乘个数n6=
26,零因子个数n7=5
i=50,不可逆元个数n1=7,幂等元个数n2=8,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=
27,零因子个数n7=6
i=51,不可逆元个数n1=5,幂等元个数n2=4,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=
21,零因子个数n7=4
i=52,不可逆元个数n1=1,幂等元个数n2=2,特征:2,是否交换:true,是否有幺元=true,2次幂零元个数n4=0,2~3次幂零元个数n5=0,零乘个数n6=
15,零因子个数n7=0
24阶群SL_2(F_3)的一个正规子群Q_8
注意:O_2(F_3)=D_4(有det=2的矩阵)不是SL_2(F_3)的子群。
20140426证明O_2(F_3)=D_4
|O_2(F_3)|=8
8阶群有5个:Z_2+Z_2+Z_2,Z_2+Z_4,Z_8,D_4,Q_8
群D_4:
元素,1,a,a^2,a^3,b,ab,a^2b,a^3b
阶数,1,4,2,4,2,2,2,2
群Q_8:
元素,1,a,a^2,a^3,b,ab,a^2b,a^3b
阶数,1,4,2,4,4,4,4,4
由于两个群中4阶元素的个数不同,所以D_4和Q_8不同构。
这个8阶非Abel群是D_4不是Q_8
|
0 1 1 0 det: 2 |
0 1 2 0 det: 1 |
0 2 1 0 det: 1 |
0 2 2 0 det: 2 |
1 0 0 1 det: 1 |
1 0 0 2 det: 2 |
2 0 0 1 det: 2 |
2 0 0 2 det: 1 |
0 1 1 0 det: 2 |
1 0 0 1 det: 1 |
2 0 0 1 det: 2 |
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|
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0 1 2 0 det: 1(4阶元) |
1 0 0 2 det: 2 |
2 0 0 2 det: 1 |
1 0 0 1 det: 1 |
|
|
|
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|
0 2 1 0 det: 1(4阶元) |
|
1 0 0 1 det: 1 |
2 0 0 2 det: 1 |
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0 2 2 0 det: 2 |
|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
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1 0 0 1 det: 1 |
0 1 1 0 det: 2 |
0 1 2 0 det: 1 |
0 2 1 0 det: 1 |
0 2 2 0 det: 2 |
1 0 0 1 det: 1 |
1 0 0 2 det: 2 |
2 0 0 1 det: 2 |
2 0 0 2 det: 1 |
1 0 0 2 det: 2 |
|
|
|
|
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1 0 0 1 det: 1 |
|
|
2 0 0 1 det: 2 |
|
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|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
2 0 0 2 det: 1 |
|
|
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|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
0 1 1 0 det: 1 |
0 1 1 1 det: 1 |
1 0 0 1 det: 1 |
1 0 1 1 det: 1 |
1 1 0 1 det: 1 |
1 1 1 0 det: 1 |
0 1 1 0 det: 1(2阶元) |
1 0 0 1 det: 1 |
1 1 0 1 det: 1 |
|
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|
|
0 1 1 1 det: 1 |
1 0 1 1 det: 1 |
|
|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
1 0 0 1 det: 1 |
0 1 1 0 det: 1 |
0 1 1 1 det: 1 |
1 0 0 1 det: 1 |
1 0 1 1 det: 1 |
1 1 0 1 det: 1 |
1 1 1 0 det: 1 |
1 0 1 1 det: 1(2阶元) |
|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
|
1 1 0 1 det: 1(2阶元) |
|
|
|
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
1 1 1 0 det: 1 |
|
1 0 0 1 det: 1 |
|
|
|
|
http://www.56numbit.com/download.html
Q_8,n=2
|
{{1,0},{0,1}} |
{{i,0},{0,-i}} |
{{0,-1},{1,0}} |
{{-1,0},{0,-1}} |
{{-i,0},{0,i}} |
{{0,1},{-1,0}} |
{{0,-i},{-i,0}} |
{{0,i},{i,0}} |
{{1,0},{0,1}} |
|
|
|
|
|
|
|
|
{{i,0},{0,-i}}(4阶元1) |
|
{{-1,0},{0,-1}} |
{{0,-i},{-i,0}} |
|
{{1,0},{0,1}} |
|
|
|
{{0,-1},{1,0}} (4阶元2) |
|
{{0,i},{i,0}} |
{{-1,0},{0,-1}} |
{{0,1},{-1,0}} |
|
|
|
|
{{-1,0},{0,-1}} (2阶元3) |
|
{{-i,0},{0,i}} |
{{0,1},{-1,0}} |
{{1,0},{0,1}} |
{{i,0},{0,-i}} |
|
|
|
{{-i,0},{0,i}}(4阶元4) |
|
{{1,0},{0,1}} |
|
|
{{-1,0},{0,-1}} |
|
|
|
{{0,1},{-1,0}} (4阶元5) |
|
{{0,-i},{-i,0}} |
|
|
|
{{-1,0},{0,-1}} |
|
|
{{0,-i},{-i,0}} (4阶元6) |
|
{{0,-1},{1,0}} |
{{-i,0},{0,i}} |
{{0,i},{i,0}} |
{{0,1},{-1,0}} |
{{i,0},{0,-i}} |
{{-1,0},{0,-1}} |
|
{{0,i},{i,0}}(4阶元7) |
|
|
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|
|
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|
{{-1,0},{0,-1}} |
群元编号——群元
0——1
1——i
2——j
3——-1
4——-i
5——-j
6——k
7——-k
F_2×F_2={0=(0,0),3=(1,0),2=(0,1),1=(1,1)} ,有零因子,4个幂等元
加法运算表:
+ |
(0,0)=0 |
(1,0)=3 |
(0,1)=2 |
(1,1)=1 |
(0,0)=0 |
(0,0) |
(1,0) |
(0,1) |
(1,1) |
(1,0)=3 |
|
(0,0) |
(1,1) |
(0,1) |
(0,1)=2 |
|
|
(0,0) |
(1,0) |
(1,1)=1 |
|
|
|
(0,0) |
乘法运算表
* |
(0,0)=0 |
(1,0)=3 |
(0,1)=2 |
(1,1)=1 |
(0,0)=0 |
(0,0) |
(0,0) |
(0,0) |
(0,0) |
(1,0)=3 |
|
(1,0)=3 |
(0,0) |
(1,0)=3 |
(0,1)=2 |
|
|
(0,1)=2 |
(0,1)=2 |
(1,1)=1 |
|
3 |
2 |
(1,1)=1 |