抽象代数:群、环与域

元素的阶

元素的阶衡量它要多久才能“转一整圈”。把同一个元素不断作用到自身上;阶就是第一次回到单位元之前所走的步数。在钟面上每次往前走 4 小时,你在 3 步后回到起点(4, 8, 12)——所以这一步的阶是 3。

形式地说,在以 e 为单位元的群中,元素 a 的阶是使 a^n = e 成立的最小正整数 n(用加法记号则是使 n·a = e 的最小 n)。若不存在这样的 n——你可以永远施加 a 而始终回不到 e——则该元素具有无限阶。

阶是一个元素的根本指纹。该元素生成一个循环子群,其大小等于它的阶;而由拉格朗日定理,这个大小必须整除有限群的阶。不要把元素的阶(单个元素的属性)与群的阶(群所含元素的个数)混为一谈。

在模 6 加法下,2 的阶是 3:2,2+2 = 4,2+2+2 = 6 ≡ 0。加了三次才到达单位元 0,所以元素 2 的阶是 3——而 3 确实整除群的阶 6。

在 ℤ/6ℤ 中元素 2 的阶为 3;3 整除 6。