定义0.31 设R为整环,a,b∈R.如果存在c∈R使得b=ac,则称a是b的因子,b是a的倍式,同时称a整除b,记为a|b.如果a,b≠0,a|b且b|a,则称a与b相伴,记为a~b.
显然,如果a=bc,则a~b当且仅当c为R的可逆元.
定义0.32 设R为整环,a 1 ,…,a n ,b∈R.如果b|a i (∀1≤i≤n),则称b为a 1 ,…,a n 的公因子.如果d是a 1 ,…,a n 的公因子,且a 1 ,…,a n 的任一公因子都整除d,则称d为a 1 ,…,a n 的最大公因子,记为d=gcd(a 1 ,…,a n )或d=(a 1 ,…,a n ).相反地,如果a i |b(∀1≤i≤n),则称b为a 1 ,…,a n 的公倍式.如果c是a 1 ,…,a n 的公倍式,且c整除a 1 ,…,a n 的任一公倍式,则称c为a 1 ,…,a n 的最小公倍,记为c=1cm(a 1 ,…,a n )或c=[a 1 ,…,a n ].
一般而言,整环中的一些元素的最大公因子和最小公倍不一定存在.
定义0.33 设R为整环,a∈R,a≠0且a不是可逆元.如果a=bc(b,c∈R)蕴含b为可逆元或c为可逆元,则称a为R的不可约元;如果a|bc(b,c∈R)蕴含a|b或a|c,则称a为R的素元.
不难证明素元必是不可约元,但反之则未必.
定义0.34 设R为整环.如果R的任一非零元素都可以表示为有限多个不可约元的乘积,并且这种表达式是唯一的,即:对于任一a∈R,a≠0,如果
(其中p i (1≤i≤n),q j (1≤j≤m)都是不可约元),则必有n=m,且适当调换q j 的顺序可以使得p i ~q i (∀1≤i≤n),则称R是唯一分解整环.
定理0.35 设R是整环,且R的任一非零不可逆元都可以表示为有限多个不可约元的乘积,则下述六条结论等价:
(1)R是唯一分解整环;
(2)R中不可约元都是素元;
(3)R中任意两个元素都有最大公因子;
(4)R中任意有限多个元素都有最大公因子;
(5)R中任意两个元素都有最小公倍;
(6)R中任意有限多个元素都有最小公倍.
定义0.36 设R为整环.如果R的任一理想都是主理想,则称R是主理想整环.
设R是交换幺环,a 1 ,…,a n ∈R.我们以(a 1 ,…,a n )记(R的)由{a 1 ,…,a n }生成的理想.对于主理想整环R以及a,b∈R,容易验证
因此有
定理0.37 主理想整环是唯一分解整环.
定义0.38 设R为整环.如果存在R\{0}到自然数集 的映射d,满足:对于任意的a,b∈R(b≠0),存在q,r∈R,使得
则称R为欧几里得环.
不难证明
定理0.39 欧几里得环是主理想整环,因而是唯一分解整环.
关于多项式环,一个重要的结果是
定理0.40 唯一分解整环上的一元多项式环仍是唯一分解整环.
推论0.41 唯一分解整环上的多元多项式环仍是唯一分解整环.
定理0.40的基础是所谓“Gauss引理”以及域上的一元多项式环是欧几里得环.Gauss引理是关于“本原多项式”的一个结果.
定义0.42 设R是唯一分解整环,f(x)∈R[x].如果f(x)的各项系数的最大公因子为1,则称f(x)为R[x]中的本原多项式.
引理0.43(Gauss引理) 设R是唯一分解整环,则R[x]中二本原多项式的乘积仍为R[x]中的本原多项式.
关于多项式的不可约性,有
命题0.44(Eisenstein判别法) 设R是唯一分解整环,K为R的商域,f(x)=a 0 x n +a 1 x n-1 +…+a n ∈R[x].如果存在R的素元p,满足
则f(x)在K[x]中不可约.