剩余类环上的多项式环及因式分解和可约性Word文档格式.docx
- 文档编号:20633892
- 上传时间:2023-01-24
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:23.62KB
剩余类环上的多项式环及因式分解和可约性Word文档格式.docx
《剩余类环上的多项式环及因式分解和可约性Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《剩余类环上的多项式环及因式分解和可约性Word文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Abstract:
Thispaperpresentsgroup,abeliangroups,rings,determinationofinvertibleelements;
provetheresidueclassringring,polynomialringoverresidueclassrings,giventheresidueclassringringofpolynomialsfactorizationanddeterminethereducibility・
Keywords:
ring;
residueclassring;
polynomialringoverresidueclassrings;
theringofpolynomialsfactorization;
polynomialringreducibility・
1引言
19世纪以及整个20世纪里,人们建立并发展了众多的代数理论,其中对群,环,域等代数结构的研究获得了巨大的成功,使得代数成为20世纪最活跃的数学学科。
在1930年与1931年,荷兰数学家范徳瓦尔登先后出版了两卷本的德文专著ModerneAlgebra(近世代数)⑴。
目前,近世代数的理论,思想与方法已经浸透到数学的许多领域,并成为整个现代数学的主要组成部分。
模刃的剩余类环的问题不仅在近世代数中占有重要地位,也在解决生活实际问题时有一定的应用,学者们就对各种环进行了深入系统的的研究,并开辟了许多新的研究领域,取得了许多有意义的研究成果。
模刃剩余类环就是其中研究比较透切的一种特殊的环。
模的剩余类环为有限可换环,整环及域都提供了丰富的例证但其性质散见于各种论著之中。
然而,在高等代数里我们已经看到,全体整数对于数的加乘做成一个环。
本文我们进一步讨论整环,多项式环,模为2剩余类环,模为2的剩余类环上的多项式环的因式分解及可约性。
2群,环的相关理论
2.1交换群,环的定义,可逆的判定2.1.1群,交换群
定义4⑵设G是非空集合,在G上有一个代数运算,叫做乘法,对G的任意两个元“,乃,其运算的结果称为Q与b的积,记为c=ab,(in果还满足
1.结合律:
a(bc)=(ab)c,u,b,cWG.
2.有单位元e,使得ea=ae=a,\faGG
3.对每个aeG,有beG,使db=ba=e,b称为。
的一个逆元.
则称G为一个群.
当群G的运算满足交换律时,成G为交换群,这时也常把其运算记成加法,并称它是一个加(法)群(注意加群中零元相当于乘法群中的单位元,而负元相当于乘法群中的逆元)I2]o
2.1.2环的定义
定义⑶一个集合R叫做一个环•假如
1.R是一个加群,换句话说,R对于一个叫做加法的代数运算来说做成一个交换群;
2.对于另一个叫做乘法的代数运算来说是闭的;
3.这个乘法适合结合律;
a(bc)=(cib\
不管ci,b,c是R的哪三个元;
4.两个分配律成立:
a(h+c)=ab+ac
(h+c)a=ba+ca
不管cibc是7?
的哪三个元.
2.2多项式环
假定R)是一个有单位元的交换环,尺是凡的子环,并且包括R)的单位元。
我们在尺)里取出一个元x来,那么
aox°
+fljX1+...+anxn=a0+...+anxn(qwR)
定义⑸一个可以写成他+4+..…(^.e/?
n>
0)
形式的表达式,称为上的兀的一个多项式。
®
•叫做多项式的系数。
现在我们把所有的人上的X的多项式放在一起,作为一个集体,这个集合我
们用R[x]来表示.我们要注意,对于m<
n,
a()+…+d/nx"
1—c/()+•••+ci/nxn,++...+Ox"
所以当我们只看R[兀]的有限个多项式的时候,可以假定这些多项式的系数都是一样的。
因此,尺[兀]的两个元相加相乘适合以下公式:
(ao+…+y"
)+(bo+・.・+加"
)=(°
0+%)+・..+(%+b“)x"
(ao+…+e”x"
'
)(bo+...+b”x"
)=Co+…+c,”+“x"
+"
这里Ck=aobk+axbk_x+...+%2=
+j=k
这两个式子告诉我们,对于加法和乘法来说都是闭的。
山于我们也有
_(a()+...+a”x)=—a()—...—cinxgR所以R卜]是一个环。
人卜]显然是&
)包括R和x的最小子环。
定义⑸R[x]叫做R上的X的多项式环。
2.3剩余类环的定义和模为2的剩余类环的证明
2.3.1剩余类环的定义
本小节给出了剩余类环的定义,为证明模2的剩余类Z?
为环提供了理论基础。
给了一个环/?
和/?
的一个理想〃[附剥若我们只就加法来看,R作成一个群,“作成/?
的一个不变子群。
这样“的陪集[r/],[Z7],[€•],...作成R的一个分类。
我们现在把这些类叫做模“的剩余类。
这个分类相当于R的元间的一个等价关系这个等价关系现在我们用符号“三〃(“)来表示⑼。
定理1⑼假定/?
是一个环,〃是它的一个理想,&
是所有模〃的剩余类
做成的集合。
那么豆本身也是一个环,并且/?
与斤同态。
定义切臣叫做环R的模“的剩余类环。
这个环我们用R/"
来表示。
2.3.2证明模2的剩余类乙是环
证明:
已知模2的剩余类山Z2={0,T}构成的一个集合.Z2对加法和乘法满足
下列运算表:
为方便记:
0=0,1=T,
㊉
1
(1)对X/a.b.ce乙
a+b=ceZ2成立
(对加法是封闭的)
⑵对X/a.b.ce乙
(a+b)+c=a+(b+c)成立(对加法满足结合律)
⑶对eZ2
d+"
=0wZ2成立(存在零元)
⑷对Xfa.b.ceZ2
a+b=b+a(对加法满足交换律)
山⑴⑵⑶⑷可知Z?
对加法满足交环群.
⑸对\/a^b.ceZ2
ci-b=ceZ2(对乘法的代数运算是封闭的)
⑹对Xfa.b.ceN?
a(bc)={ab)c
(对乘法满足结合律)
(7)对\fa.b^ceZ2
(对乘法满足两个结合律)
a{b+c)=ab+ac(b+c)a=ba+ca
山⑴⑵⑶⑷⑸⑹(7)可知Z2是环。
2.4剩余类环上的多项式环
我们已得出Z2是环而且是交换环。
定义②R为交换环,交换环
%={仏),q,••,••Jd(),d],…W&
且只右限个^北。
}正是
7?
[H={q/"
+务_1+•••+"
()I0斤为非负数,V(2/f,...67oGR},称为/?
上的多项式环。
所以可知,模为2的剩余类环Z2上的多项式环的形式为:
Z[x]={勺兀"
+...+。
()|V/1为非负数,V6f,f,...6F0GZ2},Z,={0,1}.
3剩余类环上的因式分解及可约性
3.1模为2的剩余类环上多项式环的的因式分解和可约性
设/(x)eF[x],Vc€F,c^0,有c\f(x),cf(x)\f(x),
所以我们有以下面定义.
定义2.5.1⑷设f(x)eF[x]ycwF,c工0,我们称c与cf(x)为多项式7*(x)的平凡因式.
定义2.5.2⑷设/(x)eF[x],如果/(x)在F[x]中有非平凡因式,则称/(X)在Fk]中可约,否则称/(x)在F[x]中不可约.
定理2.4.3二X/f(x)eF[x],5°
(/(x))=n>
0,/(x)在尸卜]中都可以分解为不可约多项式的乘积.
证若/G)在尸卜]中不可约,则结论成立。
若/G)在F[x]中可约,则3/;
(4.AWe尸卜归/心)•九G)且0<
^0(/1(x))<
5°
(/2(x)r
此时迹有0<
罗伉⑴)<
5°
(/⑴).
若久(兀),乙(兀)都不可约,则结论成立.
若力(兀)或%(x)都不可约,则继续分解。
因为分解后的因式的次数降低,而一次多项式不可约,所以分解必会终止。
即
/(x)=Pl(x)p2(x)...pk(x),Vre{1,2,...,k},pt\x)不可约.
故结论成立.
上节我们已给出模为2的剩余类环Z?
上的多项式环的形式
Z2[^]={f(X)=anX,1++-+6/0|V/1为非负数,
\/a“,...a()eZ2},Z2={0,1},模为2。
接下来我们讨论它的因式分解及可约性。
1.当X的最高次方为0时,f(x)=0,f(x)=i为常数多项式。
它为不可约多项
式C10]o
2•当X的最高次方为1时:
f(x)二X,f(x)=X+l最高次方为一时,
该多项式不可约。
3.当X的最高次方为2时,共有4个多项式:
(1)f(x)=x2=x-x
为可约多项式。
(2)f(x)=x2+1=x2—1=(x—lX-^+1)
(3)
f(x)=x2+x=x(x+1)
(4)
f(x)=x2+X+1
为不可约多项式。
.当X的最高次方为3时,共有8个多项式:
(1)
f(x)=X3=X•X•X
(2)
f(x)=x3+1=X5-1=(x-1)(x2+X+1)
f(x)=x3+x=x(x-1X^+1)
为可约多项式
f(x)=x3+X4-1
为不可约多项式
(5)
f(x)=X3+X2=X•x(x+1)
(6)
f(x)=兀'
+x~+1
(7)
f(x)=X3+X2+X=+X+1)
(8)
f(X)二X++X+1=(x++1X*+1)
4
5•当X的最高次方为4时,总有16个多项式:
A
f(x)二x
f(x)=x4+x=x(x+l)(x2+X+1)
f(X)二X4+X+1
f(X)=+X"
=x・x(x+l)(x—1)
f(x)=x4+l=x4—i=(x—l)(x+l^X—+1)为可约多项式。
f(x)=X4+X2+X=x(x3+X+
f(x)=+X~+X+1二(X+1+X+1)
(9)
f(x)=A*4+=X•X•X(X+1)
(10)f(x)=x4+%3+1
(11)f(x)=X4+X3+X=x(x3+X2+1)为可约多项式。
(12)f(x)二x4+/+x+l=(尢一1X尢一iX^+x+l)为可约多项式。
(13)f(x)=x4+x3+x2=x-x(x2+X+1)为可约多项式。
(14)f(x)=x4+X?
+X2+1=(x-l)(x3+X+1)为可约多项式。
(15)f(x)=x4+^3+x2+x=x(x+1Xx+1X-^+1)为可约多项式。
(16)f(x)=x44-X34-X2+X+1为不可约多项式。
6.当X的最高次方为5时,总有32个多项式:
(1)f(x)=X5=x-X-X'
X*X为可约多项式。
(2)f(X)=%"
+1=(X-l)(x4+X3+X2+X+1)为可约多项式。
(3)f(x)=x5+x=X(X一1)0一1)0+l)(x+1)为可约多项式。
(4)f(x)=%5+X+1为不可约多项式。
(5)f(x)=x5+x2=X-X(X-1)(X2+X+1)为可约多项式。
59
(6)f(x)=x+x~+l为不可约多项式。
(7)f(x)=x"
+x2+x=x(x4+X+1)为可约多项式。
(8)f(x)=x5+x~+x+\=(x—l)(x—l)(x3+x+1)为可约多项式。
(9)f(^)=%?
+X3=x-x-x(x+l)(x-l)为可约多项式。
(10)f(x)=F+"
+l为不可约多项式。
(11)f(X)=X5+x3+X=x(x4+x2+1)为可约多项式。
(12)f(x)=X5+X3+X+1=(X+1)(X4+r+1)为可约多项式。
(13)f(x)=r+x+x^=x^x(x+x+l)为可约多项式。
(14)f(x)=x5+x3+x2+1=(X+1)(X+1)(X-1X-X2+^+1)为可约多项式。
(15)f(兀)=X5+X3+X2+X=X(X+1)(X3+对+1)为可约多项式。
(16)
f(X)=%?
+X3+X2+X+1
(17)
(18)f(%)=X5+X4+l
f(X)=X5+X4=X•X•X•X(X+1)
(19)f(-V)=X5+X4+X=X(X4+X3+1)
(20)f(X)二X’+X4+兀+1二(X+1)(%+1)(X+1)(X-1)(X-1)为可
约多项式。
(21)f(X)=X5+X4+X2=X•+X2+1)为可约多项式。
(22)f(%)=X5+X4+X2+1=(X+1)(X4+X+1)为可约多项式。
(23)f(x)=r+x4+x2+x=x(x+l)(x-l)(x2+x+l)为可约多项式。
(24)f(X)=X5+X4+F+X+1为不可约多项式。
532
(25)f(X)=%+X+X+X+1)为可约多项式。
(26)f(X)=兀'
+兀4+X?
+1=(x+l)(x—l)(x'
+x~—1)为可约多项式。
(27)f(X)=X5+X44-X3+X=X(X+1)(X3+X+1)为可约多项式。
(28)f(^)=+X4+X3+%+1为不可约多项式。
(29)f(X)=%+X+X_=X-X(X+1)(X+1)(X-1)为可约多项
式。
(30)f(兀)=牙5+牙4+兀3+兀2+]不可约多项式。
(31)f(兀)=X’+兀4+X’+兀?
+X=X(X4+X’+X,+兀+1)为可约多项式。
(32)f(X)=X5+X4+%3+X2+X+1=(X+1)(X4+X2+1)为可约多项式。
4结论
我们已给出了剩余类环和模为2的剩余类环的证明,模为2的剩余类环上多项式环的的因式分解和可约性,显然,我们可发现,模为2的剩余类环上多项式环因式分解后,它的可约不可约性有以下的儿个规律:
(1)多项式的最高次数低于二次(不包含二次)的多项式一律不可约。
(2)多项式的最高次数高于二次方(包含二次)时,当多项式的项的个数为奇数且含有常数项时,该多项式不可约。
(3)多项式的最高次数高于二次方(包含二次)时,在多项式的最高次方为奇数的,包含常数项的情况下,多项式缺项(项的系数为零)时,该多项式不可约,反而不缺项时,该多项式都可约。
(4)多项式的最高次方为斤时,多项式的最多项数为/l+lo
我们有了以上的规律后,以后碰到模为2的剩余类环上多项式环中的高次多项式
的时候都可以判断各种多项式的可约不可约性。
附录
定义何
环R的一个非空自己〃叫做一个理想子环,简称理想,假若
up已口=>
a—be//
(;
7)
ciwwwRdYa.aye//
参考文献:
[1]近世代数研传:
科学出版社2010年9月第一版,前言(ii).
[2]近世代数初步(第二版)石生明:
高等教冇出版社,2002年7月第一版,第4页.
[3]近世代数基础(修订本)张禾瑞:
高等教冇出版社,2012年5月第49出版,第82页.
[4]高等代数高孝忠:
淸华大学出版社,2013年4月第一版,第30页.
[5]近世代数基础(修订本)张禾瑞:
高等教冇出版社,2012年5月第49出版,第102页.
[6]近世代数赵淼淸:
浙江大学出版社2005年8月第一版,第131页.
[7]高等代数张志让,刘启宽:
高等教冇出版社2008年1月第一版,第129页.
[8]抽象代数I陈良云:
科学出版社,2010年1月第一版,第49页.
[9]近世代数初步石生明:
高等教冇出版社,2006年3月第一版,第93页.
[10]高等代数熊全淹主审:
高等教冇出版社,2000年7月第14版,第21页.
大学生活一晃而过,回首走过的岁月,心中倍感充实。
当我写完这篇毕业论文的时候,有一种如释重负的感觉,感慨良多。
首先我非常感谢我的论文导师曾吉文老师。
导师润博专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,宽以待人的崇高风范,朴实无华,平易近人的人格魅力对我影响深远。
不仅使我树立了远大的学术U标,掌握了基本研究方法,还使我明口了许多待人接物与为人处世的道理。
本论文从选题到完成,每一步都是在导师的指导下完成的,倾注了导师的大量心血。
在此向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!
感谢四年中陪伴在我身边的老师,同学,宿友,朋友们,感谢他们为我提出的有益的建议和意见,有了他们的支持,鼓励和帮助,我才能度过了四年的学习生活。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 剩余 类环上 多项式 因式分解 可约性