什么是整除性理论

2022年5月30日16:41:21什么是整除性理论已关闭评论

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 ,…,a ,b∈R.如果b|a (∀1≤i≤n),则称b为a ,…,a 的公因子.如果d是a ,…,a 的公因子,且a ,…,a 的任一公因子都整除d,则称d为a ,…,a 的最大公因子,记为d=gcd(a ,…,a )或d=(a ,…,a ).相反地,如果a |b(∀1≤i≤n),则称b为a ,…,a 的公倍式.如果c是a ,…,a 的公倍式,且c整除a ,…,a 的任一公倍式,则称c为a ,…,a 的最小公倍,记为c=1cm(a ,…,a )或c=[a ,…,a ].

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

a=p …p =q …q m

(其中p (1≤i≤n),q (1≤j≤m)都是不可约元),则必有n=m,且适当调换q 的顺序可以使得p ~q (∀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 ,…,a ∈R.我们以(a ,…,a )记(R的)由{a ,…,a }生成的理想.对于主理想整环R以及a,b∈R,容易验证

(a,b)=(c)当且仅当c是a,b的最大公因子.

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

a=qb+r, r=0或d(r)≤d(b),

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 +a n-1 +…+a ∈R[x].如果存在R的素元p,满足

p∤a ,p|a (∀1≤i≤n),p ∤a 

则f(x)在K[x]中不可约.

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