抽象代數:群、環與域
域
域是一種數系,其中四種算術運算——加、減、乘、除(除以零除外)——總能進行,結果也總留在集合之內。有理數和實數都是域;正是這種結構讓中學代數運行順暢,因為只要 a 不為零,你就能直接做除法來解 a · x = b。
形式地說,域是一個帶單位元的交換環,其中每個非零元素都有乘法逆元。等價地說,非零元素在乘法下構成阿貝爾群。正是這一條額外的保證——每個非零元素皆可逆——把域與像整數那樣的純粹整環區分開來。
即便在域中,除以零仍被禁止:0 沒有乘法逆元,因為 0 乘任何東西都是 0,永遠得不到 1。域有許多種類:有理數、實數、複數,以及元素個數為素數的有限域(模 p 的整數)。它們是求解方程、構建向量空間以及整個伽羅瓦理論的自然棲所。
模 5 的整數 {0, 1, 2, 3, 4} 構成一個域,因為 5 是素數:每個非零元素都有逆元,例如 2 · 3 = 6 ≡ 1,故 2⁻¹ = 3。相比之下,模 6 的整數不是域,因為 2 在其中沒有逆元。
ℤ/5ℤ 是域(5 為素數);ℤ/6ℤ 不是。
代數意義上的「域」(一種數系)與資料庫記錄的「欄位」或物理中的「向量場」毫無關係——同一個英文詞,含義不同。每個域都是整環,而每個有限整環事實上都是域。
另見