非交換代數
除環
域是一個可以隨意做加、減、乘以及對任何非零元做除法的地方,而且乘法次序無關緊要。除環就是當你保留這一切能力——包括除法——卻悄悄放棄乘法可交換這一要求時得到的結構。於是 a*b 與 b*a 可能不同,但每個非零元仍有一個貨真價實、可用來做除法的逆元。它就是一個被允許左右不對稱的域。
確切地說,除環是一個帶單位元 1 ≠ 0 的環,其中每個非零元 a 都有雙邊乘法逆元 a^(-1),滿足 a*a^(-1) = a^(-1)*a = 1。等價地,它的全體非零元在乘法下構成一個群。交換的除環恰好就是域;有趣的是非交換的情形,常被稱為斜體。
這些對象是整個學科的天然磚塊:阿廷–韋德伯恩定理斷言每個半單環都由除環上的矩陣環拼裝而成,所以理解除環已成功一半。它們在許多方面像域——你仍可在其上構造向量空間並談論維數——但你必須時刻分清左右,因為左純量與右純量不再能互相穿過對方。
一句忠告:有限性會扼殺非交換性。韋德伯恩小定理證明每個有限除環都自動是域。要找到真正非交換的除環,你必須走向無限——最小的經典例子實四元數,是實數上的四維結構。
實四元數 H 構成一個除環:典型元 a + b*i + c*j + d*k 在非零時有逆元 (a - b*i - c*j - d*k) / (a^2 + b^2 + c^2 + d^2),然而 i*j = k 而 j*i = -k。
一個乘法確實不可交換的四維除環。
命名是常見的陷阱:在較早的英國文獻中,「field」有時指我們今天所說的除環,而用「交換域」表示現代意義。如今「域」幾乎總指交換的,用「除環」或「斜體」才表示不假定交換性。
又稱
另見