可逆元

单位又被称为可逆元。在數學裡,於一(有单位的)環 R \,內的可逆元是指一 R \,的可逆元素,即一元素 u \,使得存在一於 R \,內的 v \,有下列性質:
uv = vu = 1_R \,,其中 1_R \,是乘法單位元。

亦即, u \,是 R \,內乘法 幺半群}-的一可逆元素。

可逆元群
:主条目:单位群
R \,的可逆元組成了一於乘法下的群 U(R) \, ,稱做 R \,的可逆元群(或单位群)。可逆元群 U(R) \, 有時亦被標記成 R^* 或R^\times。

在一可交換單作環 R \, 內,可逆元群 U(R) \, 以乘法作用於 R \,上頭。此一作用的軌道(orbit)被稱為結合集合;換句話說,存在一於R上的等價關係 ~ ,且當r\sim s時,表示存在一可逆元 u 使得 r=us。

U 是一由環範疇至群範疇的函子:每一個環同態 f: R \rightarrow S 都可導出一群同態 U(f): U(R) \rightarrow U(S),當 f 會將可逆元映射至可逆元時。此一函數子有為整數群環結構的左伴隨。

一個環 R \, 是一個除環若且唯若R^* = R \backslash \{0\}。

例子

  • 在整數環\mathbb{Z}裡,可逆元為±1。其每一軌道內都有兩個元素n和−n
  • 任一單位根均是某一單作環R內的可逆元。(若r是一單位根,且r^n = 1,則r^{-1} = r^{n-1}亦為R的元素)。
  • 在代數數論裡,狄利克雷单位定理證明了許多代數整數環內可逆元的存在域。例如,在環\mathbb{Z}(\sqrt{5}),(\sqrt{5} + 2)(\sqrt{5} - 2) = 1,因此 (\sqrt{5} + 2),(\sqrt{5} - 2),1都是可逆元。
  • 在環M(n,F),於一體F上的n \times n矩陣內,其可逆元恰好就是可逆矩陣。

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