(Monisteen Esimerkki 2.6.8) Olkoon R polynomifunktioiden rengas R[x]. Kiinnitetään c R. Merkitään

Transkriptio

1 Monisteen Esimerkki Olkoon R polynomifunktioiden rengas R[x]. Kiinnitetään c R. Merkitään I c = {px R pc = 0}. Osoitetaan, että I c on renkaan R ihanne. Ratkaisu: Vakiofunktio 0 R I c joten I c. Jos p 1, p 2 ovat polynomifunktioita, joilla on nollakohta kohdassa c, niin sama pätee erotukselle p 1 p 2 ja tulolle fp 1 kaikille f R. 1 / 9

2 Kiinnitetään kokonaisluku m > 0. Osoita, että muotoa px = a m x m + a m+1 x m a n x n, n m olevat polynomit, ts. polynomit joissa ei esiinny astetta < n olevia termejä, muodostavat nekin renkaan R ihanteen. Ratkaisu: Jälleen 0 R I m. Lisäksi joukon I m polynomien erotuksesta nämä matala-asteiset termit puuttuvat. Edelleen kertomalla px millä tahana polynomilla ei tuota näitä matala-asteisia termejä. Näin ollen ihannekriteerin ehdot ovat voimassa. 2 / 9

3 Monisteen Esimerkki Kuvaile tekijärengas R/I, missä R = R[x] ja I = I 2 on kalvon A2 ihanne, kun m = 2. Etsi mahdollisimman yksinkertaisista polynomeista muodostuva ihanteen I sivuluokkien edustajisto. Osoita sen avulla, että alkio 1 + x + I on renkaan R/I yksikkö. Ratkaisu: Jos px = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x a n x n R on mielivaltainen polynomi, niin a 2 x 2 + a 3 x a n x n I, joten sivuluokat px + I = a 0 + a 1 x + I. 3 / 9

4 Toisin sanoen mielivaltaisessa sivuluokassa px + I on astetta < 2 oleva polynomi a 0 + a 1 x. Tämä matala-asteinen edustaja on lisäksi yksikäsitteinen. Jos nimittäin a 0 + a 1 x ja a 0 + a 1 x ovat kaksi tällaista polynomia, niin niiden erotus a 0 a 0 + a 1 a 1 x on ihanteessa I sjvsk a 0 = a 0 ja a 1 = a 1. Siis R/I = {a 0 + a 1 x + I a 0, a 1 R}. Enintään astetta 1 olevat polynomifunktiot muodostavat siis pyydetyn edustajiston. 4 / 9

5 Nähdään, että tekijärenkaassa R/I on voimassa 1 + x + I1 x + I = 1 + x1 x + I = 1 x 2 + I = 1 + I, koska 1 x 2 1 mod I. Näin ollen 1 + x + I 1 = 1 x + I. Samaan tapaan nähdään, että tekijärenkaassa R[x]/I m kätevän sivuluokkien edustajiston muodostavat polynomit, joiden aste < m. 5 / 9

6 Olkoon R reaalisten 2 2 yläkolmiomatriisien muodostama rengas. Tarkista, että sääntö f : a b 0 c a on rengashomomorfismi. Kuvaile joukko Ker f = I. Tarkista ihannekriteerin avulla, että se on ihanne. Kirjoita homomorfialauseen isomorfismi tässä erikoistapauksessa. Ratkaisu: Selvästi fi 2 = 1. Jos A 1 = a1 b 1 0 c 1 ja A 2 = a2 b 2 0 c 2 6 / 9

7 ovat kaksi mielivaltaista renkaan R alkiota, niin a1 + a A 1 + A 2 = A 1 = 2 b 1 + b 2, 0 c 1 + c 2 joten fa 1 + A 2 = a 1 + a 2 = fa 1 + fa 2. Vastaavasti A 1 A 2 = a1 a 2 a 1 b 2 + b 1 c 2 0 c 1 c 2, joten fa 1 A 2 = a 1 a 2 = fa 1 fa 2. 7 / 9

8 Rengashomomorfismin f ytimen I muodostavat muotoa 0 b 0 c olevat matriisit. Kahden tällaisen erotus 0 b1 0 b2 0 b1 b = 2 0 c 1 0 c 2 0 c 1 c 2 on selvästi samaa muotoa. Edelleen, jos kerromme 2 2-matriisin, jonka ensimmäinen saraka muodostuu nollista kummalta puolelta tahana yläkolmiomatriisilla, niin myös tulossa kyseinen sarake muodostuu nollista. Näin ollen ihannekriteerin ehdot täyttyvät. 8 / 9

9 Koska kaikki reaaliluvut esiintyvät yläkolmion paikassa 1, 1, niin f on surjektio eli Imf = R. Skalaarimatriisi a 0 0 a a b 0 c + I, joten ne selvästi muodostavat ihanteen I sivuluokkien edustajiston. Homomorfialause kertoo siten, että tekijärengas R/I isomorfinen rengaan R kanssa. Isomorfiassa ai 2 a. 9 / 9