抽象代数:群、环与域
域
域是一种数系,其中四种算术运算——加、减、乘、除(除以零除外)——总能进行,结果也总留在集合之内。有理数和实数都是域;正是这种结构让中学代数运行顺畅,因为只要 a 不为零,你就能直接做除法来解 a · x = b。
形式地说,域是一个带单位元的交换环,其中每个非零元素都有乘法逆元。等价地说,非零元素在乘法下构成阿贝尔群。正是这一条额外的保证——每个非零元素皆可逆——把域与像整数那样的纯粹整环区分开来。
即便在域中,除以零仍被禁止:0 没有乘法逆元,因为 0 乘任何东西都是 0,永远得不到 1。域有许多种类:有理数、实数、复数,以及元素个数为素数的有限域(模 p 的整数)。它们是求解方程、构建向量空间以及整个伽罗瓦理论的自然栖所。
模 5 的整数 {0, 1, 2, 3, 4} 构成一个域,因为 5 是素数:每个非零元素都有逆元,例如 2 · 3 = 6 ≡ 1,故 2⁻¹ = 3。相比之下,模 6 的整数不是域,因为 2 在其中没有逆元。
ℤ/5ℤ 是域(5 为素数);ℤ/6ℤ 不是。
代数意义上的“域”(一种数系)与数据库记录的“字段”或物理中的“向量场”毫无关系——同一个英文词,含义不同。每个域都是整环,而每个有限整环事实上都是域。
另见