抽象代數學習筆記(16)子環


定義:設\((R,+,*)\)是個環,\(S\)\(R\)的一個非空子集。如果\(+\)\(*\)也是\(S\)的運算,且\((S,+,*)\)也是個環,則說\((S,+,*)\)\((R,+,*)\)是的一個子環。在所指運算不混淆時,簡稱\(S\)\(R\)的一個子環。

在介紹環的時候,提到的偶數環是有理數環的子環。

\((R,+,*)\)是一個環,判斷\(R\)的非空子集\(S\)是否是\(R\)的子環,一般有下面幾種方法:

方法一:

  1. 對任意\(a,b\in S\),有\(a+b\in S\)
  2. 對任意\(a\in S\),有\(-a\in S\)
  3. 對任意\(a,b\in S\),有\(a*b\in S\)

方法二:

  1. \((S,+)\)\((R,+)\)的子群;
  2. 對任意\(a,b\in S\),有\(a*b\in S\)

方法三:

  1. 對任意\(a,b\in S\),有\(a-b\in S\)
  2. 對任意\(a,b\in S\),有\(a*b\in S\)

上面三個方法可行性的證明不難(前面關於群的幾篇博文有類似命題,證明思路是一樣的),這幾個方法可以用來證明下面的命題。

\(S_a,a\in I\)都是\(R\)的子環,那么他們的交集\(\cap_{a\in I}S_a\)也是\(R\)的子環。

首先,由環以及子環的定義可知\(S_a\)非空;\(S_a\)作為子環,\(0\in S_a,a\in I\),所以,\(0\in \cap_{a\in I}S_a\),從而\(S\)非空。進一步的,對任意的\(a,b\in S\),應有\(a,b\in S_\alpha,\alpha\in I\),而\(S_\alpha\)\(R\)的子環,從而對每個\(\alpha\in I\)都有\(a-b\in S_\alpha\),根據\(S\)的定義,必有\(a-b\in S\)。同理,對任意的\(a,b\in S\),應有\(a,b\in S_\alpha,\alpha\in I\),而\(S_\alpha\)\(R\)的子環,從而對每個\(\alpha\in I\)都有\(ab\in S_\alpha\)。綜上,\(S\)\(R\)的子環。

上述命題的證明中,因為\(S_a\)的特殊性,\(S\)必然是非空的。現在我們對\(S_a\)做一些限制,並提出生成子環的概念。

\(R\)是個環,\(a\in R\),做\(R\)的子環族
\(A=\{S\)\(R\)的子環\(|a\in S\}\)
我們把子環\(\cap_{S\in A}S\)稱為\(R\)的由元素\(a\)生成的子環,記為\(<a>\)

我們也可以用一個子集來生成一個子環:\(R\)是個環,\(T\)\(R\)的非空子集,做\(R\)的子環族
\(A=\{S\)\(R\)的子環\(|T\subseteq S\}\)
我們把子環\(\cap_{S\in A}S\)稱為由\(T\)生成的子環,記為\(<T>\)


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