前代数:从算术到代数

单位元

有些数在与之运算时什么也不做。任何数加上 0 都不受影响;任何数乘以 1 都保持原样。在某种运算下,使其余每个数都保持不变的数,称为该运算的单位元。

对加法而言,单位元是 0,因为对每个 a 都有 a + 0 = a。对乘法而言,单位元是 1,因为对每个 a 都有 a × 1 = a。每种运算都有自己的单位元,而且每种恰好只有一个。单位元是“什么也不做”的锚点,使数系整洁而可预测。

单位元在代数中默默地强大。把一个数乘以 1,或巧妙地加上 0,能在不改变分数值的情况下改变它的形式,或同时加减相同的量以铺设新的变形。逆元这一概念本身就依赖于单位元:逆元就是你与某物结合后能回到单位元的那个东西。

要把 3/5 改写成分母 20,就乘以伪装的乘法单位元:3/5 × (4/4) = 12/20。因为 4/4 = 1,所以值不变。

乘以伪装的 1 改变分数的外表,却不改变它的值。

加法单位元 0 和乘法单位元 1 是不同的数,这正是 0 ≠ 1 被写入算术规则的原因。这一单位元的思想后来又以群的单位元和单位矩阵的形式重现。

又称
neutral element幺元么元