Faktorring
In der
Algebra bezeichnet man eine bestimmte Art von
Ringen als
Faktorring oder
Quotientenring oder
Restklassenring. Es handelt sich dabei um eine Verallgemeinerung der
Restklassenringe ganzer Zahlen.
Definition
- [a] + [b] := [a+b]
- [a] · [b] := [a · b]
Diesen
Ring nennt man den
Faktorring R modulo
I oder
Restklassenring oder
Quotientenring. (Er hat jedoch nichts mit den Begriffen Quotientenkörper bzw. Totalquotientenring zu tun; diese sind Lokalisierungen.)
Beispiele
- Die Menge nZ aller ganzzahligen Vielfachen von n ist ein Ideal in Z, und der Faktorring Z/nZ ist der Restklassenring modulo n.
- Ist f∈R[X] ein Polynom über einem Integritätsring R, dann ist die Menge R[X]⋅f=(f) aller Polynom-Vielfachen von f ein Ideal im Polynomring R[X], und R[X]/(f)={g+(f)∣g∈R[X]} ist der Faktorring R[X] modulo f.
- Betrachten wir das Polynom f=X2+1 über dem Körper R der reellen Zahlen, so ist der Faktorring R[X]/(f) isomorph zum Körper der komplexen Zahlen; die Äquivalenzklasse von X entspricht dabei der imaginären Einheit i. Rechenbeispiele: Das Polynom X2 liegt wegen X2=f−1 in derselben Äquivalenzklasse modulo f wie −1. Für das Produkt [X+1]⋅[X+2] ermitteln wir [X+1]⋅[X+2]=[(X+1)⋅(X+2)]=[X2+3X+2]=[3X+1]
- Man erhält alle endlichen Körper als Faktorringe der Polynomringe über den Restklassenkörpern Fp=Z/pZ.
Eigenschaften
Ist
K ein
Körper und
f ein irreduzibles
Polynom über
K, dann ist
(f) ein
maximales Ideal in
K[T] und deshalb ist
L :=
K[T]/
(f) ein
Körper. Dieser
Körper ist ein
Oberkörper von
K, in dem
f eine
Nullstelle hat (die Restklasse von T). Die
Körpererweiterung L/
K ist
endlich und algebraisch, ihr Grad stimmt mit dem Grad von
f überein. Wiederholt man das Verfahren mit den über
L irreduziblen Teilern von
f, so erhält man schließlich einen
Körper, in dem
f in
Linearfaktoren zerfällt: Den Zerfällungskörper von
f.
Das entscheidende Kriterium ist Schönheit; für häßliche Mathematik ist auf dieser Welt kein beständiger Platz.
Godfrey Harold Hardy
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