信息安全数学基础(42)分式域

一、定义

       设R是一个整环,如果有一个域F使得从R到F有一个单的环同态,并且F中的每一个元素都可以表示成σ(a)σ(b)^(-1)的形式,其中a∈R,b∈R*(R的非零元构成的乘法群),那么把F称为R的分式域。

二、构造方法

  1. 等价类构造法

    • 令T=R×R*,在T上定义一个二元关系“”如下:(a,b)(c,d)当且仅当ad=bc。
    • 容易验证,“~”是一个等价关系。
    • 把(a,b)的等价类记作ab(或写作a/b,但此时仅为形式表示,并非真正的除法运算)。
    • 把商集T/~记作F,在F中规定:ab+cd=ad+bc/bd,ab·cd=ac/bd。
    • 可以验证,上述F中定义的加法和乘法都满足交换律、结合律,并且适合乘法分配律。
    • 此时,F就是一个域,且是R的分式域。
  2. 局部化构造法

    • 给定整环R的一个乘法子集S(通常取为R的非零元构成的集合R*)。
    • 考虑乘积幺半群R×S,定义其上的二元关系“”为:(a,s)(a',s')当且仅当存在t∈S,使得t(as'-a's)=0。
    • 可以验证,“~”是一个同余关系。
    • 记(a,s)所在的等价类为a/s,则可定义加法:a/s+a'/s'=as'+a's/ss'。
    • 使得商集(R×S)/~是一个交换幺环,称为R过S的局部化,记为S^(-1)R。
    • 当S取为R*时,S^(-1)R就是R的分式域。

三、性质

  1. 唯一性:整环R的分式域在环同构的意义下是唯一的。
  2. 最小性:分式域是包含整环R的最小域。也就是说,如果K是包含R的域,那么R的分式域可以视为K的子域。
  3. 嵌入性:存在自然的映射ι:R→F,a↦a/1,这是一个单的环同态。因此,可以把R“嵌入”到它的分式域F中。

四、应用

  1. 域论:分式域是域论中的一个重要构造,用于研究域的扩张和性质。
  2. 代数几何:在代数几何中,分式域的概念与代数曲线的函数域密切相关。
  3. 数论:在数论中,有理数域Q可以看作是整数环Z的分式域,这一构造有助于理解有理数的性质和运算。

 结语  

成功并不是终点

失败并不是终结

只有勇气才是永恒

!!!

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