الرياضيات · المسرد

ما معنى الحلقة؟

يُعرف أيضًا باسم: حلقة

تعريف 7.17 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 7 — البنى الجبرية

الحلقة (A,+,×)(A, +, \times) مجموعةٌ ذات قانونين بحيث تكون: (A,+)(A, +) زمرةً تبديلية (عنصرها المحايد 00)؛ ويكون ×\times تجميعيًا ذا عنصر محايد 11؛ ويكون ×\times توزيعيًا على ++ من الجهتين. وتكون الحلقة تبديلية عندما يكون ×\times كذلك. ويكون العنصر aa قابلًا للقلب عندما يكون ab=ba=1ab = ba = 1 من أجل bb ما؛ وتكوّن العناصر القابلة للقلب زمرةً (A×,×)(A^\times, \times).

أمثلة

مثال 7.18

المجموعات Z,Q,R,C\Z, \Q, \R, \C حلقات تبديلية؛ وZ×={1,1}\Z^\times = \{1, -1\} و Q×=Q\Q^\times = \Q^*. ولاحقًا: حلقات كثيرات الحدود K[X]K[X] (الفصل 8)، وحلقات المصفوفات (وهي غير تبديلية، الفصل 21)، و Z/nZ\Z/n\Z أدناه. وفي كل حلقة، 0×a=00 \times a = 0 (من التوزيعية: 0a=(0+0)a=0a+0a0a = (0+0)a = 0a + 0a)، و (1)a=a(-1)a = -a.

مثال 7.19 (العناصر الجامدة: ظواهر جديدة في حلقات جديدة)

في Z\Z، ليس للمعادلة x2=xx^2 = x، أي x(x1)=0x(x - 1) = 0، إلا الحلان 00 و 11. وفي Z/6Z\Z/6\Z، بتجريب كل الصفوف: 02=0\overline0^2 = \overline0 و12=1\overline1^2 = \overline1 و 32=9=3\overline3^2 = \overline9 = \overline3 و42=16=4\overline4^2 = \overline{16} = \overline4 — أي أربعة عناصر جامدة. والعنصران الغريبان يأتيان من قواسم الصفر: 3(31)=3×2=6=0\overline3\,(\overline3 - \overline1) = \overline3 \times \overline2 = \overline6 = \overline0 دون أن ينعدم أيّ من العاملين. وحسابات كهذه تعاير الحدس: فالوقائع المألوفة عن المعادلات تصمد في الحلقات التامة والحقول، لكن الحلقة العامة يمكن أن تسلك سلوكًا مختلفًا وهي تفعل — وانظر كذلك الحلقات البوليانية في التمرين 7.10، حيث يكون كل عنصر جامدًا.

مثال 7.21 (مبرهنة ثنائي الحدّ في حلقة غير مألوفة)

فائدتان سريعتان من هذه العمومية. ففي Z/pZ\Z/p\Z (حيث pp أوليّ)، تنعدم المعاملات الثنائية الوسطى (وهي الخطوة الأولى من المبرهنة 6.23)، فتنهار المبرهنة إلى حلم المبتدئ

(a+b)p=ap+bpفي Z/pZ,(a + b)^p = a^p + b^p \qquad \text{في } \Z/p\Z ,

وهي متطابقة حقيقية هناك، مهما بدت إجرامية فوق R\R. وفي أيّ حلقة تبديلية تحوي عنصرًا ε\varepsilon يحقق ε2=0\varepsilon^2 = 0، تُبتر المبرهنة: (a+ε)n=an+nan1ε(a + \varepsilon)^n = a^n + n\,a^{n-1}\varepsilon، إذ تحمل كل الحدود الأعلى عاملًا ε2=0\varepsilon^2 = 0. والمعامل nan1n\,a^{n-1} للمقدار ε\varepsilon هو مشتقة xnx^n — وليس هذا مصادفة، وهو أول إشارة إلى أن المشتقات جبرٌ بقدر ما هي تحليل (قارن المشتقة الصورية في الفصل 8).

اقرأ في الفصل ←