Matematika · Glosarium

Apa itu daerah Euclid?

Dikenal juga sebagai: daerah ideal utama · daerah faktorisasi tunggal

Definisi 2.13 Matematika Universitas — Tahun 3 · Bab 2 — Ring dan Aritmetika

Sebuah daerah integral AA disebut:

  • Euclid jika ada pemetaan ν ⁣:A{0}N\nu \colon A \setminus \{0\} \to \N (sebuah fungsi Euclid) sedemikian sehingga untuk setiap a,ba, b dengan b0b \ne 0 terdapat q,rq, r dengan a=bq+ra = bq + r dan (r=0r = 0 atau ν(r)<ν(b)\nu(r) < \nu(b));
  • ideal utama (sebuah DIU) jika setiap idealnya berbentuk (a)(a);
  • faktorial (sebuah DFT) jika setiap unsur tak nol yang bukan unit merupakan hasil kali unsur tak tereduksi, secara tunggal sampai pada urutan dan kesekawanan.
Pembagian di dalam bilangan bulat Gauss: hasil bagi eksak a/b ∈ ℂ terletak pada jarak ≤ √2/2 < 1 dari suatu titik kisi q ∈ ℤ[ ]; lalu r = a - bq mempunyai N(r) = N(b)\,|a/b - q|2 < N(b). Satu pembagian Euclid, dan lahirlah seluruh aritmetika.
Pembagian di dalam bilangan bulat Gauss: hasil bagi eksak a/bCa/b \in \C terletak pada jarak 22<1\leq \frac{\sqrt2}{2} < 1 dari suatu titik kisi qZ[i]q \in \Z[\iu]; lalu r=abqr = a - bq mempunyai N(r)=N(b)a/bq2<N(b)N(r) = N(b)\,\abs{a/b - q}^2 < N(b). Satu pembagian Euclid, dan lahirlah seluruh aritmetika.

Contoh

Contoh 2.15

Z\Z (dengan ν=\nu = \abs\cdot) dan K[X]K[X] (dengan ν=deg\nu = \deg) bersifat Euclid — jilid Tahun ke-2 membuktikan kedua pembagian itu. Demikian pula Z[i]\Z[\iu], dengan ν=N\nu = N berupa norma kuadrat (Latihan 2.4); geometri pembuktiannya tampak pada gambar di bawah. DIU yang bukan Euclid memang ada tetapi sulit dipastikan (contoh bakunya adalah Z[1+i192]\Z\bigl[\frac{1+\iu\sqrt{19}}2\bigr]); sedangkan DFT yang bukan DIU mudah dicari: K[X,Y]K[X, Y] (Latihan 2.6), atau Z[X]\Z[X].

Contoh 2.20 (Sebuah ring tanpa faktorisasi tunggal)

Tidak satu pun implikasi Euclid \Rightarrow DIU \Rightarrow DFT merupakan kesetaraan, dan kegagalan pada implikasi terakhir layak dilihat sekali secara lengkap. Di dalam

A=Z[i5]={a+ib5:a,bZ},N(a+ib5)=a2+5b2,A = \Z[\iu\sqrt5] = \{a + \iu b\sqrt5 : a, b \in \Z\}, \qquad N(a + \iu b\sqrt5) = a^2 + 5b^2,

normanya multiplikatif dan N(z)=1N(z) = 1 jika dan hanya jika zA×={±1}z \in A^\times = \{\pm1\}. Tinjau

6=23=(1+i5)(1i5).6 = 2 \cdot 3 = (1 + \iu\sqrt5)(1 - \iu\sqrt5).

Keempat faktornya tak tereduksi: normanya 4,9,6,64, 9, 6, 6, dan faktorisasi sejati z=z1z2z = z_1z_2 akan memaksa N(z1){2,3}N(z_1) \in \{2, 3\} — padahal a2+5b2a^2 + 5b^2 tak pernah sama dengan 22 atau 33 (b=0b = 0 menyisakan 2,32, 3 yang bukan kuadrat; b1\abs b \geq 1 memberikan 5\geq 5). Namun 22 tidak sekawan dengan 1±i51 \pm \iu\sqrt5 (normanya 464 \neq 6): jadi ada dua faktorisasi 66 atas unsur tak tereduksi yang benar-benar berbeda. Setara dengan itu, di sini tak tereduksi \neq prima: 22 membagi hasil kali (1+i5)(1i5)=6(1 + \iu\sqrt5)(1 - \iu\sqrt5) = 6 tetapi tidak membagi satu pun faktornya (lihat normanya lagi). Perbaikan kegagalan ini secara ideal — memfaktorkan ideal alih-alih unsur — adalah kelahiran teori bilangan aljabar; pada tingkat kita, contoh ini mengukur betapa istimewanya ring Euclid Z\Z, K[X]K[X], Z[i]\Z[\iu] pada bab ini.

Baca dalam konteks →