前代數:從算術到代數

單位元

有些數在與之運算時什麼也不做。任何數加上 0 都不受影響;任何數乘以 1 都保持原樣。在某種運算下,使其餘每個數都保持不變的數,稱為該運算的單位元。

對加法而言,單位元是 0,因為對每個 a 都有 a + 0 = a。對乘法而言,單位元是 1,因為對每個 a 都有 a × 1 = a。每種運算都有自己的單位元,而且每種恰好只有一個。單位元是「什麼也不做」的錨點,使數系整潔而可預測。

單位元在代數中默默地強大。把一個數乘以 1,或巧妙地加上 0,能在不改變分數值的情況下改變它的形式,或同時加減相同的量以鋪設新的變形。逆元這一概念本身就依賴於單位元:逆元就是你與某物結合後能回到單位元的那個東西。

要把 3/5 改寫成分母 20,就乘以偽裝的乘法單位元:3/5 × (4/4) = 12/20。因為 4/4 = 1,所以值不變。

乘以偽裝的 1 改變分數的外表,卻不改變它的值。

加法單位元 0 和乘法單位元 1 是不同的數,這正是 0 ≠ 1 被寫入算術規則的原因。這一單位元的思想後來又以群的單位元和單位矩陣的形式重現。

又稱
neutral element幺元么元